WO2024252667A1 - 鋼材 - Google Patents

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WO2024252667A1
WO2024252667A1 PCT/JP2023/021540 JP2023021540W WO2024252667A1 WO 2024252667 A1 WO2024252667 A1 WO 2024252667A1 JP 2023021540 W JP2023021540 W JP 2023021540W WO 2024252667 A1 WO2024252667 A1 WO 2024252667A1
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WO
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steel material
temperature
steel
tempering
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2023/021540
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English (en)
French (fr)
Inventor
友彰 浜口
暁 大川
宏二 渡里
基成 西原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • This disclosure relates to steel materials, and more specifically, to steel materials suitable for use in high-temperature environments, such as hot working tools.
  • Hot forging and hot extrusion processes use hot tools such as hot forging dies and extrusion tools.
  • the hot tools collide with or come into contact with high-temperature materials at temperatures of around 850 to 1300°C. For this reason, the steel used as hot tools is required to have excellent strength and toughness in high-temperature environments.
  • the strength and toughness required in high-temperature environments such as hot processing are referred to as "high-temperature strength” and "high-temperature toughness”.
  • Patent Document 1 International Publication No. 2005/182586
  • Patent Document 2 International Publication No. 2016/013273
  • Patent Document 3 JP 2018-165400 A
  • Patent Documents 1 to 3 do not address the issue of achieving both high-temperature strength and high-temperature toughness.
  • the objective of this disclosure is to provide a steel material that has excellent high-temperature strength and excellent high-temperature toughness.
  • the steel material disclosed herein has the following configuration:
  • a steel material The chemical composition, in mass%, is C: 0.20-0.60%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.20-1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0300% or less, Cr: 5.60-7.00%, Mo: 1.00-4.00%, V: 0.10-1.50%, sol. Al: 0.0005-0.1000%, N: 0.0050-0.0500%, Ni: 0-2.00%, Cu: 0 to 0.050%, Nb: 0 to 0.1000%, Ti: 0 to 0.050%, and The balance is composed of Fe and impurities.
  • the total area ratio of martensite and bainite is 99% or more,
  • the average grain size of prior austenite grains is 150 ⁇ m or less,
  • the Cr content contained in the residue extracted from the steel material by electrolytic extraction is 0.5 to 3.0% by mass,
  • the Mo content in the residue is 0.2 to 2.0% by mass. Steel.
  • the steel material disclosed herein has excellent high-temperature strength and excellent high-temperature toughness.
  • the inventors have conducted research into steel materials that have excellent high-temperature strength and excellent high-temperature toughness. As a result, the inventors have come to the following findings.
  • the inventors investigated steel materials with excellent high-temperature strength and excellent high-temperature toughness from the viewpoint of chemical composition.
  • the steel materials had the following composition by mass: C: 0.20-0.60%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.20-1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0300% or less, Cr: 5.60-7.00%, Mo: 1.00-4.00%, V: 0.10-1.50%, sol.
  • the inventors focused on precipitates in steel.
  • steel having the above-mentioned chemical composition several types of fine precipitates can form.
  • Precipitates in steel increase high-temperature strength through precipitation strengthening.
  • precipitates can also become the starting point of cracks and reduce high-temperature toughness. Therefore, the inventors thought that if specific precipitates are formed in appropriate amounts, it would be possible to increase the high-temperature strength of the steel while also preventing them from becoming the starting point of cracks and reducing high-temperature toughness.
  • the size of the precipitates that form in steel with the above-mentioned chemical composition is extremely fine, at the nano level. For this reason, it is difficult to quantitatively measure the number density of each type of precipitate using a scanning electron microscope or the like. However, by carrying out electrolytic extraction on steel and quantifying the chemical composition of the resulting extraction residue, it is possible to predict the precipitates in the steel.
  • the inventors therefore carried out electrolytic extraction on steel material having the above-mentioned chemical composition, and investigated the relationship between the components in the resulting residue and high-temperature strength and high-temperature toughness.
  • the inventors found that in steel material having the above-mentioned chemical composition and with an average crystal grain size of prior austenite grains of 150 ⁇ m or less, if the Cr content obtained in the extraction residue is 0.5 to 3.0% by mass and the Mo content is 0.2 to 2.0% by mass, excellent high-temperature strength and excellent high-temperature toughness can be obtained.
  • the steel material of this embodiment which was completed based on the above findings, has the following configuration.
  • a steel material The chemical composition, in mass%, is C: 0.20-0.60%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.20-1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0300% or less, Cr: 5.60-7.00%, Mo: 1.00-4.00%, V: 0.10-1.50%, sol. Al: 0.0005-0.1000%, N: 0.0050-0.0500%, Ni: 0-2.00%, Cu: 0 to 0.050%, Nb: 0 to 0.1000%, Ti: 0 to 0.050%, and The balance is composed of Fe and impurities.
  • the total area ratio of martensite and bainite is 99% or more,
  • the average grain size of prior austenite grains is 150 ⁇ m or less,
  • the Cr content contained in the residue extracted from the steel material by electrolytic extraction is 0.5 to 3.0% by mass,
  • the Mo content in the residue is 0.2 to 2.0% by mass. Steel.
  • the steel material according to [1] The chemical composition is Ni: 0.01-2.00%, Cu: 0.001 to 0.050%, Nb: 0.0001 to 0.1000%, and Ti: 0.001 to 0.050%, Contains one or more selected from the group consisting of Steel.
  • the steel material according to [1] or [2], The steel material is a hot work tool; Steel.
  • the steel material of this embodiment satisfies the following characteristics 1 to 4.
  • the chemical composition is, in mass%, C: 0.20-0.60%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.20-1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0300% or less, Cr: 5.60-7.00%, Mo: 1.00-4.00%, V: 0.10-1.50%, sol. Al: 0.0005-0.1000%, N: 0.0050-0.0500%, Ni: 0-2.00%, Cu: 0-0.050%, Nb: 0-0.1000%, Ti: 0-0.050%, and the balance: Fe and impurities.
  • the total area ratio of martensite and bainite is 99% or more.
  • the average grain size of prior austenite grains is 150 ⁇ m or less.
  • the Cr content contained in the residue extracted from the steel material by electrolytic extraction is 0.5 to 3.0% by mass, and the Mo content contained in the residue is 0.2 to 2.0% by mass.
  • Carbon (C) improves the hardenability of steel and increases the high-temperature strength of steel.
  • C also forms carbides and/or carbonitrides to increase the high-temperature strength of steel.
  • C also stabilizes austenite. Specifically, C expands the temperature range in which austenite can stably exist, and makes it easier to transform into austenite by holding the temperature for a short period of time during reverse transformation. %, the above-mentioned effects cannot be obtained sufficiently even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment.
  • the C content exceeds 0.60%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the carbides become coarse when used in a high-temperature environment.
  • the C content is 0.20 to 0.60%.
  • the lower limit of the C content is preferably 0.25%, more preferably 0.27%, and further preferably 0.29%.
  • the upper limit of the C content is preferably 0.55%, more preferably 0.52%, and further preferably 0.50%.
  • Si 0.05-1.00% Silicon (Si) deoxidizes steel. Si also improves the machinability of steel. Si also improves temper softening resistance and high temperature strength of steel. Si content is less than 0.05% If this is the case, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Si content exceeds 1.00%, coarse oxides are generated even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the high-temperature strength of the steel material is reduced, and the steel material The toughness of the steel decreases. Therefore, the Si content is 0.05 to 1.00%.
  • the lower limit of the Si content is preferably 0.07%, more preferably 0.08%, and further preferably 0.09%.
  • the upper limit of the Si content is preferably 0.90%, more preferably 0.80%, still more preferably 0.70%, still more preferably 0.60%, and still more preferably 0.55%. %.
  • Mn 0.20-1.00%
  • Manganese (Mn) deoxidizes steel. Mn also improves the hardenability and high temperature strength of steel. Mn also stabilizes austenite. When the Mn content is less than 0.20%, If there are any, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of the other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Mn content exceeds 1.00%, Mn will segregate in the steel material even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. As a result, the high-temperature strength of the steel material decreases, and The high temperature toughness of the steel decreases. Therefore, the Mn content is 0.20 to 1.00%.
  • the lower limit of the Mn content is preferably 0.22%, more preferably 0.25%, further preferably 0.27%, and further preferably 0.30%.
  • the upper limit of the Mn content is preferably 0.95%, more preferably 0.90%, still more preferably 0.85%, still more preferably 0.80%, and still more preferably 0.75%. %, and more preferably 0.70%.
  • Phosphorus (P) is an unavoidable impurity, and the P content is more than 0%. P segregates at grain boundaries. If the P content exceeds 0.030%, the hot workability, high-temperature strength, and high-temperature toughness of the steel material are reduced even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the P content is 0.030% or less.
  • the P content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the P content significantly increases the production cost. Therefore, in consideration of industrial production, the lower limit of the P content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, more preferably 0.005%, and even more preferably 0.010%.
  • the upper limit of the P content is preferably 0.028%, more preferably 0.025%, still more preferably 0.023%, still more preferably 0.020%, and still more preferably 0.015%.
  • S 0.0300% or less Sulfur (S) is an unavoidably contained impurity, and the S content is more than 0%. S segregates at grain boundaries or forms sulfides. If the S content exceeds 0.0300%, the hot workability, high-temperature strength, and high-temperature toughness of the steel material are reduced even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the S content is 0.0300% or less.
  • the S content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the S content significantly increases the production cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferred lower limit of the S content is 0.0001%, more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0005%.
  • the upper limit of the S content is preferably 0.0250%, more preferably 0.0200%, more preferably 0.0150%, more preferably 0.0100%, more preferably 0.0090%, more preferably 0.0070%, and more preferably 0.0060%.
  • Chromium (Cr) improves the hardenability of steel and increases the high-temperature strength of the steel. Cr also improves the temper softening resistance and increases the high-temperature strength and high-temperature toughness of the steel. Cr also forms carbides, It improves the high temperature strength of the steel material. If the Cr content is less than 5.60%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Cr content exceeds 7.00%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel material becomes too high, and in this case, the high temperature toughness of the steel material decreases. Therefore, the Cr content is 5.60 to 7.00%. The lower limit of the Cr content is preferably 5.63%, more preferably 5.66%, and further preferably 5.69%. The upper limit of the Cr content is preferably 6.97%, more preferably 6.94%, and further preferably 6.91%.
  • Mo Molybdenum
  • Mo enhances the high-temperature strength of steel by solid solution strengthening. Mo also forms carbides to enhance the high-temperature strength and high-temperature toughness of steel. Mo also enhances the wear resistance of steel. If the Mo content is less than 1.00%, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Mo content exceeds 4.00%, the strength of the steel material becomes too high even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. In this case, the machinability of the steel material decreases. or the high-temperature toughness of the steel material decreases. Therefore, the Mo content is 1.00 to 4.00%.
  • the lower limit of the Mo content is preferably 1.10%, more preferably 1.20%, still more preferably 1.30%, still more preferably 1.40%, and still more preferably 1.50%. %.
  • the upper limit of the Mo content is preferably 3.90%, more preferably 3.80%, and further preferably 3.70%.
  • V Vanadium (V) enhances the high-temperature strength of steel by solid solution strengthening. V also forms carbides and/or carbonitrides to enhance the high-temperature strength of steel. V content is less than 0.10% If this is the case, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the V content exceeds 1.50%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the carbides and/or carbonitrides become coarse when used in a high temperature environment. This reduces the high-temperature strength and high-temperature toughness of the steel material. Therefore, the V content is 0.10 to 1.50%.
  • the lower limit of the V content is preferably 0.15%, more preferably 0.20%, still more preferably 0.25%, still more preferably 0.30%, and still more preferably 0.35%. %, and more preferably 0.40%.
  • the upper limit of the V content is preferably 1.45%, more preferably 1.40%, even more preferably 1.30%, even more preferably 1.10%, and even more preferably 1.00%. %.
  • sol. Al 0.0005-0.1000%
  • Aluminum (Al) deoxidizes steel. If the sol. Al content is less than 0.0005%, the above effect can be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. I can't. On the other hand, if the sol.Al content exceeds 0.1000%, oxides are excessively generated. In this case, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the high temperature strength and high temperature properties of the steel material are deteriorated. The toughness decreases. Furthermore, the machinability of the steel decreases. Therefore, the sol. Al content is 0.0005 to 0.1000%. The lower limit of the sol.
  • Al content is preferably 0.0010%, more preferably 0.0015%, and further preferably 0.0020%.
  • the upper limit of the sol. Al content is preferably 0.0900%, more preferably 0.0800%, still more preferably 0.0750%, still more preferably 0.0700%, and still more preferably 0. 0.0600%, more preferably 0.0500%, and even more preferably 0.0400%.
  • the Al content referred to in this specification means the content of "acid-soluble Al", that is, "sol. Al”.
  • N 0.0050-0.0500%
  • Nitrogen (N) forms nitrides and/or carbonitrides to increase the high-temperature strength of steel. N also increases the high-temperature strength of steel through solid solution strengthening. N also acts as an austenite stabilizing element. If the N content is less than 0.0050%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the N content exceeds 0.0500%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the nitrides and/or carbonitrides will become coarse when used in a high-temperature environment. This reduces the high-temperature strength and high-temperature toughness of the steel material.
  • the N content is 0.0050 to 0.0500%.
  • the lower limit of the N content is preferably 0.0060%, more preferably 0.0065%, and further preferably 0.0070%.
  • the upper limit of the N content is preferably 0.0400%, more preferably 0.0380%, and further preferably 0.0360%.
  • the remainder of the chemical composition of the steel material according to this embodiment is made up of Fe and impurities.
  • impurities in the chemical composition refer to substances that are mixed in from raw materials such as ore and scrap, or from the manufacturing environment, during the industrial production of steel material, and are acceptable to the extent that they do not adversely affect the steel material according to this embodiment.
  • the chemical composition of the steel material of this embodiment is further Ni: 0-2.00%, Cu: 0 to 0.050%, Nb: 0 to 0.1000%, and Ti: 0 to 0.050%, may contain one or more elements selected from the group consisting of: These optional elements will now be described.
  • the chemical composition of the steel material of the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of Ni and Cu. All of these elements are optional elements and may not be contained. When contained, Ni and Cu contribute to stabilizing austenite.
  • Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained, that is, the Ni content may be 0%.
  • Ni When Ni is contained, that is, when the Ni content exceeds 0%, Ni contributes to the stabilization of austenite in the same manner as Mn. If even a small amount of Ni is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ni content exceeds 2.00%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the transformation point decreases, and in this case, the high-temperature strength of the steel material decreases. Therefore, the Ni content is 0 to 2.00%.
  • the lower limit of the Ni content is preferably 0.01%, more preferably 0.03%, and further preferably 0.05%.
  • the upper limit of the Ni content is preferably 1.80%, more preferably 1.60%, further preferably 1.40%, and further preferably 1.20%.
  • Cu 0-0.050% Copper (Cu) is an optional element and may not be contained, that is, the Cu content may be 0%.
  • Cu When Cu is contained, that is, when the Cu content exceeds 0%, Cu contributes to stabilizing austenite. Even if even a small amount of Cu is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Cu content exceeds 0.050%, the high temperature strength of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Cu content is 0 to 0.050%.
  • the lower limit of the Cu content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, further preferably 0.005%, and further preferably 0.008%.
  • the upper limit of the Cu content is preferably 0.045%, more preferably 0.040%, further preferably 0.035%, and further preferably 0.030%.
  • the chemical composition of the steel material of the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of Nb and Ti. These elements are optional elements and may not be contained. When contained, Nb and Ti increase the high temperature strength of the steel material.
  • Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained, that is, the Nb content may be 0%.
  • Nb is contained, that is, when the Nb content is more than 0%, Nb forms carbides and/or carbonitrides to increase the high-temperature strength of the steel material. The effect is achieved to some extent. However, if the Nb content exceeds 0.1000%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the carbides and/or carbonitrides become coarse when used in a high temperature environment. This reduces the high-temperature strength and high-temperature toughness of the steel material. Therefore, the Nb content is 0 to 0.1000%.
  • the lower limit of the Nb content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, further preferably 0.0005%, and further preferably 0.0010%.
  • the upper limit of the Nb content is preferably 0.0800%, more preferably 0.0600%, still more preferably 0.0550%, still more preferably 0.0400%, and still more preferably 0.0300%. %, and more preferably 0.0200%.
  • Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained, that is, the Ti content may be 0%.
  • Ti When Ti is contained, that is, when the Ti content is more than 0%, Ti forms carbides and/or carbonitrides, and increases the high-temperature strength of the steel material. The effect is achieved to some extent. However, if the Ti content exceeds 0.050%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the carbides and/or carbonitrides become coarse when used in a high temperature environment. This reduces the high-temperature strength and high-temperature toughness of the steel material. Therefore, the Ti content is 0 to 0.050%.
  • the lower limit of the Ti content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and further preferably 0.003%.
  • the upper limit of the Ti content is preferably 0.040%, more preferably 0.030%, further preferably 0.020%, and further preferably 0.010%.
  • the total area ratio of martensite and bainite is less than 99%, ferrite is formed in the remainder of the microstructure. In this case, sufficient high-temperature strength or high-temperature toughness may not be obtained. On the other hand, if the total area ratio of martensite and bainite is 99% or more, excellent high-temperature strength and excellent high-temperature toughness are obtained.
  • the total area ratio of martensite and bainite in the microstructure of a steel material can be determined by the following method.
  • a test piece is taken from a position at a depth of 1 mm or more from the surface of the steel material.
  • the size of the test piece is not particularly limited, but is, for example, 20 mm x 15 mm x 15 mm.
  • the surface of the 20 mm x 15 mm is used as the observation surface.
  • the observation surface of the test piece is mirror-polished.
  • the mirror-polished observation surface is immersed in a nital etching solution for about 10 seconds to reveal the structure by etching.
  • the etched observation surface is observed using an optical microscope at 500x magnification.
  • the observation field has an area of 20,000 ⁇ m2 .
  • ferrite can be easily distinguished from martensite and bainite in the observation field based on the contrast. Therefore, ferrite in the observation field is identified and the area of the identified ferrite is determined.
  • the area of ferrite is divided by the total area of the observation field to determine the area ratio (%) of ferrite.
  • the determined area ratio of ferrite is an integer value rounded off to one decimal place. Using the obtained area ratio of ferrite, the total area ratio (%) of martensite and bainite is calculated by the following formula.
  • Total area ratio of martensite and bainite (%) 100 - area ratio of ferrite
  • the average grain size of the prior austenite grains is 150 ⁇ m or less. If the average grain size of the prior austenite grains is 150 ⁇ m or less, the steel material can have excellent high-temperature strength and excellent high-temperature toughness.
  • the upper limit of the average grain size of the prior austenite grains is preferably 140 ⁇ m, more preferably 130 ⁇ m, still more preferably 120 ⁇ m, still more preferably 110 ⁇ m, and still more preferably 100 ⁇ m.
  • the lower limit of the average grain size of the prior austenite grains is not particularly limited.
  • the lower limit of the average grain size of the prior austenite grains is preferably 10 ⁇ m, more preferably 15 ⁇ m, and even more preferably 20 ⁇ m.
  • the average grain size ( ⁇ m) of the prior austenite grains of the steel material according to the present embodiment is determined by the following method. First, a test piece is taken from a position at a depth of 1 mm or more from the surface of the steel material.
  • the size of the test piece is not particularly limited, but for example, the test piece has a surface (observation surface) of 10 mm ⁇ 10 mm.
  • the observation surface of the test piece is mirror-polished.
  • An arbitrary 800 ⁇ m ⁇ 800 ⁇ m field of view of the observation surface is subjected to EBSD (Electron Backscattering Diffraction) analysis as described in Non-Patent Document 1 to obtain crystal orientation information of martensite and bainite.
  • the step size in the EBSD analysis is not particularly limited, but the step size is set to 1 ⁇ m, for example.
  • the grain boundaries of the prior austenite grains in the field of view are identified based on the obtained crystal orientation information and the Kurdjumov-Sachs relationship.
  • the circle equivalent diameter ( ⁇ m) of each prior austenite grain in the field of view in which the grain boundaries of the prior austenite grains are identified is obtained.
  • the prior austenite grains to be targeted are all included in the field of view. Furthermore, prior austenite grains identified as having an area of 1 ⁇ m2 or less are deemed to be erroneously detected and are excluded.
  • the circle equivalent diameter means the diameter of a circle when the area of each prior austenite grain is converted into a circle having the same area.
  • the arithmetic mean value of the circle equivalent diameters of each prior austenite grain thus obtained is defined as the average grain size ( ⁇ m) of the prior austenite grains.
  • the average grain size of the prior austenite grains is an integer value rounded off to the nearest whole number.
  • the Cr content contained in the residue extracted from the steel material by electrolytic extraction is 0.5 to 3.0% by mass
  • the Mo content contained in the residue is 0.2 to 2.0% by mass.
  • the steel material of the present embodiment has precipitates containing Cr and/or Mo.
  • the precipitates containing Cr and/or Mo are referred to as "CrMo-containing precipitates".
  • the CrMo-containing precipitates increase the high-temperature strength of steel materials used in high-temperature environments. If the Cr content in the residue is less than 0.5% or the Mo content is less than 0.2%, the amount of CrMo-containing precipitates formed in the steel material is insufficient. In this case, sufficient high-temperature strength cannot be obtained.
  • the Cr content in the residue exceeds 3.0% or the Mo content exceeds 2.0%, CrMo-containing precipitates are generated excessively and coarsened in the steel material, and the strength in the prior austenite grains in the steel material becomes excessively high, resulting in insufficient high temperature toughness. Therefore, the Cr content contained in the residue is 0.5 to 3.0%, and the Mo content contained in the residue is 0.2 to 2.0%.
  • the lower limit of the Cr content in the residue is preferably 0.6%, more preferably 0.7%, and even more preferably 0.8%.
  • the upper limit of the Cr content in the residue is preferably 2.8%, more preferably 2.6%, further preferably 2.4%, and further preferably 2.2%.
  • the lower limit of the Mo content in the residue is preferably 0.3%, and more preferably 0.4%.
  • the upper limit of the Mo content in the residue is preferably 1.8%, more preferably 1.6%, further preferably 1.4%, and further preferably 1.2%.
  • the Cr content and Mo content contained in the extraction residue are determined by the following method.
  • a test piece is taken from a position at a depth of 1 mm or more from the surface of the steel material.
  • the size of the test piece is not particularly limited, but for example, it is a round bar test piece with a diameter of 15 mm and a length of 70 mm.
  • the longitudinal direction of the round bar test piece is parallel to the surface of the steel material.
  • the collected test pieces are subjected to constant current electrolysis using a 10% AA-based solution (a solution containing, by volume, 10% acetylacetone, 1% tetramethylammonium chloride, and 89% methanol solution). Specifically, the procedure is as follows.
  • preliminary electrolysis is performed to remove any deposits (surface scale and impurities) on the surface of the test piece.
  • electrolysis is performed on the area from the surface of the scale to a depth of 100 ⁇ m at room temperature (15-30°C) with a current of 1000 mA.
  • the test piece is immersed in an alcohol solution.
  • ultrasonic cleaning is performed to remove any deposits on the surface of the test piece.
  • the mass of the test piece from which the deposits have been removed i.e., the mass of the test piece before constant current electrolysis, is measured.
  • constant current electrolysis is performed on the test piece. Specifically, a new 10% AA-based solution is prepared. Then, using the prepared new 10% AA-based solution, the current density is maintained at 30 mA/ cm2 at room temperature, and the region from the surface of the test piece to a depth of about 100 ⁇ m is electrolyzed. The depth of the electrolyzed region is determined from the mass difference (reduction amount) (g) of the test piece before and after constant current electrolysis, and the surface area of the test piece, assuming the specific gravity of the sample to be 7.8 g/ cm3 . After constant current electrolysis, the test piece is immersed in an alcohol solution. Then, ultrasonic cleaning is performed to remove the deposits on the surface of the test piece. The mass of the test piece from which the deposits have been removed is measured, and this is taken as the mass (g) of the test piece after constant current electrolysis.
  • the 10% AA solution used in the constant current electrolysis and the alcohol solution used in the subsequent ultrasonic cleaning are suction filtered through a filter with a mesh size of 0.2 ⁇ m to extract the residue.
  • the extracted residue is subjected to chemical elemental analysis using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry). Specifically, the residue is dissolved in acid to obtain a solution. The solution is subjected to chemical elemental analysis using ICP-AES to obtain the Cr mass contained in the residue and the Mo mass contained in the residue. The Cr content (mass%) contained in the residue is obtained based on the Cr mass (g) contained in the residue and the mass difference (g) of the test piece before and after constant current electrolysis.
  • the mass difference of the test piece before and after constant current electrolysis corresponds to the mass of the test piece dissolved by constant current electrolysis.
  • the Cr content contained in the residue means the Cr content (mass%) contained in the residue when the chemical composition of the steel material is 100%.
  • the Mo content (mass%) contained in the residue is obtained based on the Mo mass (g) contained in the residue and the mass difference (g) of the test piece before and after constant current electrolysis.
  • the Mo content in the residue means the Mo content (mass%) contained in the residue when the chemical composition of the steel material is taken as 100%.
  • the Cr content (mass%) and Mo content (mass%) contained in the residue are numerical values rounded off to one decimal place.
  • the steel material of this embodiment that satisfies the above characteristics 1 to 4 has excellent high-temperature strength and excellent high-temperature toughness.
  • the high temperature strength of steel is measured by the following method.
  • a round bar tensile test piece is taken from a position 1 mm deep or more from the surface of the steel material.
  • the diameter of the parallel part of the round bar tensile test piece is 6 mm, and the gauge length is 30 mm.
  • the longitudinal direction of the round bar tensile test piece is parallel to the surface of the steel material.
  • a high temperature tensile test in accordance with JIS G 0567:2020 is carried out. Specifically, the round bar tensile test piece is held at 650 ° C for 10 minutes.
  • a tensile test is carried out at atmospheric pressure on the round bar tensile test piece at 650 ° C to obtain the tensile strength (MPa). If the obtained tensile strength is 500 MPa or more, the steel material is judged to have "excellent high temperature strength".
  • a V-notch test piece is taken from a position 1 mm or more deep from the surface of the steel material.
  • the size of the V-notch test piece is 10 mm x 10 mm x 55 mm.
  • the longitudinal direction of the V-notch test piece is parallel to the surface of the steel material.
  • a V-notch is formed at the center of one of the surfaces of the V-notch test piece that is parallel to the longitudinal direction.
  • the V-notch has a depth of 2 mm, a V-notch angle of 45°, and a V-notch tip R of 0.25 mm.
  • the V-notch test piece is held at 600°C for 30 minutes. After holding, a Charpy impact test is carried out in accordance with JIS Z 2242:2018 using the 600°C V-notch test piece to determine the absorbed energy (J). If the obtained absorbed energy is 80J or more, the steel is determined to have "excellent high-temperature toughness.”
  • the steel material of this embodiment is used in high-temperature environments and is widely applicable to applications requiring high-temperature strength and high-temperature toughness.
  • the steel material of this embodiment is suitable for use as hot work tools.
  • hot work tools include hot press dies, hot forging dies, die casting dies, and hot extrusion tools.
  • An example of a method for manufacturing a steel material according to this embodiment includes the following steps.
  • a material having a chemical composition that satisfies the characteristic 1 is prepared. Specifically, molten steel is prepared, the content of each element in the chemical composition of which satisfies the characteristic 1.
  • the prepared molten steel is used to carry out the well-known A material is manufactured by the above-mentioned casting method. For example, an ingot is manufactured by an ingot casting method. Or, a bloom is manufactured by a continuous casting method. Through the above-mentioned steps, a material (ingot or bloom) is manufactured.
  • Hot working step In the hot working process, hot working is performed on the material prepared in the material preparation process to form an intermediate steel material having the shape of the final product. Examples of hot working include hot forging, hot rolling, and hot extrusion. Before the hot working, the material is heated. The heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1150 to 1300°C. Hot working may be performed multiple times.
  • the quenching temperature T0 exceeds 1100° C., the average grain size of the prior austenite grains in the steel material becomes too large and exceeds 150 ⁇ m. Therefore, the quenching temperature T0 is 1100° C. or less.
  • the lower limit of the quenching temperature T0 is sufficient as long as it is equal to or higher than the AC3 point, and is, for example, 900° C.
  • the holding time at the quenching temperature T0 is defined as the quenching time t0. If the quenching time t0 exceeds 7.0 hours, the austenite grains will coarsen. As a result, the average grain size of the prior austenite grains in the steel will become too large, exceeding 150 ⁇ m. Therefore, the quenching time t0 is 7.0 hours or less. There is no particular lower limit to the quenching time t0, but it is, for example, 0.5 hours, and more preferably 1.0 hour.
  • the cooling rate CR0 after holding for the quenching time t0 is 0.10 to 1.00°C/sec.
  • the cooling rate CR0 is achieved by water cooling or oil cooling.
  • Step 4 In the method for producing a steel material according to the present embodiment, tempering is performed twice (first tempering step and second tempering step). In the microstructure of the intermediate steel material after the quenching step, not only martensite but also retained austenite is present. Therefore, in the first tempering step, the retained austenite in the intermediate steel material is transformed into martensite. By transforming the retained austenite into martensite, CrMo-containing precipitates are formed throughout the structure in the next second tempering step. can be generated uniformly.
  • the conditions for the first tempering step are as follows. (Condition 4) Tempering temperature T1 in step 4: 500 to 550° C. (Condition 5) Cooling rate CR1 in step 4: 0.10° C./sec or more
  • tempering temperature T1 is less than 500°C, the transformation from the retained austenite to martensite may be insufficient. In this case, the total area ratio of martensite and bainite may be reduced. Furthermore, precipitates other than the CrMo-containing precipitates (Fe 2 Mo) may be generated. In this case, the amount of the CrMo-containing precipitates generated may be insufficient.
  • the tempering temperature T1 exceeds 550°C, the transformation from the retained austenite to martensite is completed, but the formation of CrMo-containing precipitates is promoted. As a result, excessive CrMo-containing precipitates are formed and coarsened during the second tempering process. As a result, the Cr content and/or Mo content in the residue becomes too high.
  • Cooling rate CR1 If the cooling rate CR1 after holding at the tempering temperature T1 is less than 0.10°C/sec, the retained austenite may not transform into martensite during the cooling process. In this case, the total area ratio of martensite and bainite is reduced. Furthermore, CrMo-containing precipitates are generated excessively and coarsened during the second tempering step. As a result, the Cr content and/or Mo content in the residue becomes too high.
  • the upper limit of the cooling rate CR1 is not particularly limited, but is, for example, 1.00° C./sec.
  • Step 5 Second tempering step
  • CrMo-containing precipitates that satisfy characteristic 4 are generated.
  • the conditions in the second tempering step are as follows. (Condition 6) Tempering temperature T2 in step 5: greater than 550° C. to 650° C. (Condition 7) Sum of the tempering time t1 in step 4 and the tempering time t2 in step 5: 10.0 to 40.0 hours
  • tempering temperature T2 exceeds 650° C., CrMo-containing precipitates are generated in excess and become coarse, and in this case, sufficient high-temperature toughness cannot be obtained.
  • the tempering temperature T2 is 550° C. or lower, the amount of CrMo-containing precipitates formed is insufficient, and in this case, sufficient high-temperature strength cannot be obtained. Therefore, the tempering temperature T2 is greater than 550°C and greater than 650°C.
  • the holding time at the tempering temperature T1 in the first tempering step in step 4 is defined as the tempering time t1 (hours).
  • the holding time at the tempering temperature T2 in the second tempering step in step 5 is defined as the tempering time t2 (hours).
  • the total time of the tempering time t1 and the tempering time t2 exceeds 40.0 hours, the tempering time is too long, and in this case, CrMo-containing precipitates are generated in excess and become coarse. Therefore, the total time of the tempering time t1 and the tempering time t2 is 10.0 to 40.0 hours.
  • the above manufacturing process allows the production of steel that satisfies features 1 to 4.
  • the effects of the steel material of this embodiment will be explained in more detail below using examples.
  • the conditions in the following examples are one example of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the steel material of this embodiment. Therefore, the steel material of this embodiment is not limited to this one example of conditions.
  • the ingot was hot forged to produce a rectangular intermediate steel material.
  • the ingot was heated to a temperature of 1150-1300°C during hot forging.
  • a quenching process was carried out on the intermediate steel material.
  • the quenching temperature T0 (°C), quenching time t0 (hours), and cooling rate CR0 (°C/sec) during the quenching process were as shown in Table 2.
  • the first tempering process was carried out on the intermediate steel material after the quenching process.
  • the tempering temperature T1 (°C), tempering time t1 (hours), and cooling rate CR1 (°C/sec) in the first tempering process were as shown in Table 2.
  • the second tempering process was carried out on the intermediate steel material after the first tempering process.
  • the tempering temperature T2 (°C) and tempering time t2 (hours) in the second tempering process were as shown in Table 2. Steel materials with each test number were manufactured using the above manufacturing process.
  • the total area ratio (%) of martensite and bainite of the steel material of each test number was determined by the method described in [Method for measuring total area ratio of martensite and bainite] above.
  • the test specimens were taken from a position at a depth of 1 mm or more from the surface of the steel material.
  • the size of the test specimen was 20 mm x 15 mm x 15 mm, and the surface of the 20 mm x 15 mm was used as the observation surface.
  • the obtained total area ratio of martensite and bainite is shown in the "M+B total area ratio (%)" column in Table 3.
  • the average grain size ( ⁇ m) of the prior austenite grains of the steel material of each test number was determined by the method described in [Method for determining the average grain size of prior austenite grains] above.
  • the test specimens were taken from a depth position of 1 mm or more from the surface of the steel material of each test number.
  • the test specimens had a surface of 10 mm ⁇ 10 mm.
  • the 10 mm ⁇ 10 mm surface was used as the observation surface.
  • the step size in the EBSD analysis was 1 ⁇ m.
  • the obtained average grain size of the prior austenite grains is shown in the "Average grain size ( ⁇ m)" column in Table 3.
  • the tensile strength (MPa) of the steel material of each test number at 650°C was determined by the method described in the above [High-temperature strength evaluation method].
  • the round bar tensile test specimens were taken from a position at a depth of 1 mm or more from the surface of the steel material.
  • the diameter of the parallel part of the round bar tensile test specimen was 6 mm, and the gauge length was 30 mm.
  • the obtained tensile strengths are shown in the "High-temperature tensile strength (MPa)" column in Table 3.
  • test number 27 the C content was too high.
  • the tensile strength at 650°C was less than 500 MPa, and excellent high-temperature strength was not obtained.
  • the absorbed energy at 600°C was less than 80 J, and excellent high-temperature toughness was not obtained.
  • test number 28 the Cr content was too high. As a result, the Cr content in the extraction residue was too high. As a result, the absorbed energy at 600°C was less than 80 J, and excellent high-temperature toughness was not obtained.
  • the Cr content was too low.
  • the tensile strength at 650°C was less than 500 MPa, and excellent high-temperature strength was not obtained.
  • the absorbed energy at 600°C was less than 80 J, and excellent high-temperature toughness was not obtained.
  • the quenching temperature T0 was too high.
  • the average grain size of the prior austenite grains exceeded 150 ⁇ m.
  • the tensile strength at 650°C was less than 500 MPa, and excellent high-temperature strength was not obtained.
  • the absorbed energy at 600°C was less than 80 J, and excellent high-temperature toughness was not obtained.
  • the quenching time t0 was too long.
  • the average grain size of the prior austenite grains exceeded 150 ⁇ m.
  • the tensile strength at 650°C was less than 500 MPa, and excellent high-temperature strength was not obtained.
  • the absorbed energy at 600°C was less than 80 J, and excellent high-temperature toughness was not obtained.
  • the tempering temperature T1 in the first tempering step was too low.
  • the total area ratio of martensite and bainite was low.
  • the Cr content and Mo content contained in the extraction residue were too low.
  • the tensile strength at 650°C was less than 500 MPa, and excellent high-temperature strength was not obtained.
  • the absorbed energy at 600°C was less than 80 J, and excellent high-temperature toughness was not obtained.
  • test numbers 37 and 38 the tempering temperature T1 in the first tempering step was too high. As a result, the Cr and Mo contents in the extraction residue were too high. As a result, the absorbed energy at 600°C was less than 80 J, and excellent high-temperature toughness was not obtained.
  • test numbers 39 and 40 air cooling was used in the first tempering step, and the cooling rate CR1 was too slow. As a result, the total area ratio of martensite and bainite was less than 99%, and the Cr and Mo contents in the extraction residue were too high. As a result, the absorbed energy at 600°C was less than 80 J, and excellent high-temperature toughness was not obtained.
  • test numbers 41 and 42 the tempering temperature T2 in the second tempering step was too low. As a result, the Cr and Mo contents in the extraction residue were too low. As a result, the tensile strength at 650°C was less than 500 MPa, and excellent high-temperature strength was not obtained.
  • test numbers 45 and 46 the total tempering time (t1 + t2) in the first and second tempering steps was too short. As a result, the Cr and Mo contents in the extraction residue were too low. As a result, the tensile strength at 650°C was less than 500 MPa, and excellent high-temperature strength was not obtained.

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Abstract

優れた高温強度と優れた高温靭性とを有する鋼材を提供する。本開示による鋼材は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０～０．６０％、Ｓｉ：０．０５～１．００％、Ｍｎ：０．２０～１．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｃｒ：５．６０～７．００％、Ｍｏ：１．００～４．００％、Ｖ：０．１０～１．５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５～０．１０００％、Ｎ：０．００５０～０．０５００％、残部：Ｆｅ及び不純物からなり、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％以上であり、旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下であり、電解抽出法により鋼材から抽出される残渣中に含有されているＣｒ含有量が質量％で０．５～３．０％であり、Ｍｏ含有量が質量％で０．２～２．０％である。

Description

鋼材
　本開示は鋼材に関し、さらに詳しくは、熱間工具に代表される、高温環境での使用に適した鋼材に関する。
　熱間鍛造や熱間押出し加工では、熱間鍛造金型や、押出し工具といった、熱間工具が用いられる。熱間加工時において、熱間工具は、８５０～１３００℃程度の高温の素材と衝突したり、接触したりする。そのため、熱間工具として用いられる鋼材では、高温環境での優れた強度と、高温環境での優れた靭性とが求められる。本明細書において、熱間加工のような高温環境で求められる強度及び靭性を「高温強度」及び「高温靭性」という。
　熱間工具として用いられる鋼材の高温靭性を高める技術が、国際公開第２００５／１８２５８６号（特許文献１）、国際公開第２０１６／０１３２７３号（特許文献２）及び特開２０１８－１６５４００号公報（特許文献３）に提案されている。これらの文献に開示された鋼材はいずれも、鋼材中の結晶粒を微細化することにより、高温靭性を高めている。
国際公開第２０１５／１８２５８６号 国際公開第２０１６／０１３２７３号 特開２０１８－１６５４００号公報
　しかしながら、特許文献１～特許文献３に開示されている鋼材では、高温強度と高温靭性との両立に関する検討がなされていない。
　本開示の目的は、優れた高温強度と優れた高温靭性とを有する鋼材を提供することである。
　本開示による鋼材は、次の構成を有する。
　鋼材であって、
　化学組成が、質量％で、
　Ｃ：０．２０～０．６０％、
　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
　Ｍｎ：０．２０～１．００％、
　Ｐ：０．０３０％以下、
　Ｓ：０．０３００％以下、
　Ｃｒ：５．６０～７．００％、
　Ｍｏ：１．００～４．００％、
　Ｖ：０．１０～１．５０％、
　ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５～０．１０００％、
　Ｎ：０．００５０～０．０５００％、
　Ｎｉ：０～２．００％、
　Ｃｕ：０～０．０５０％、
　Ｎｂ：０～０．１０００％、
　Ｔｉ：０～０．０５０％、及び、
　残部：Ｆｅ及び不純物、からなり、
　マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％以上であり、
　旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下であり、
　電解抽出法により前記鋼材から抽出される残渣中に含有されているＣｒ含有量が質量％で０．５～３．０％であり、
　前記残渣中に含有されているＭｏ含有量が質量％で０．２～２．０％である、
　鋼材。
　本開示の鋼材は、優れた高温強度及び優れた高温靭性を有する。
　本発明者らは、優れた高温強度と優れた高温靭性とを有する鋼材について、検討を行った。その結果、本発明者らは、次の知見を得た。
　まず本発明者らは、優れた高温強度と優れた高温靭性とを有する鋼材について、化学組成の観点から検討した。その結果、本発明者らは、質量％で、Ｃ：０．２０～０．６０％、Ｓｉ：０．０５～１．００％、Ｍｎ：０．２０～１．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｃｒ：５．６０～７．００％、Ｍｏ：１．００～４．００％、Ｖ：０．１０～１．５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５～０．１０００％、Ｎ：０．００５０～０．０５００％、Ｎｉ：０～２．００％、Ｃｕ：０～０．０５０％、Ｎｂ：０～０．１０００％、Ｔｉ：０～０．０５０％、及び、残部：Ｆｅ及び不純物、からなる化学組成であれば、優れた高温強度及び優れた高温靭性を両立できる可能性があると考えた。そこで、本発明者らはさらに、上述の化学組成を有する鋼材に対して、ミクロ組織の観点から、優れた高温強度が得られ、かつ、優れた高温靭性が得られる手段について、検討を行った。
　高温靭性については、結晶粒の微細化が有効である。そこで、本発明者らは、上述の化学組成の鋼材において、優れた高温靭性が得られるための結晶粒径について、検討を行った。その結果、旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下であれば、優れた高温強度及び優れた高温靭性の両立が可能であると考えた。
　しかしながら、上述の化学組成を有し、かつ、旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下であっても、依然として、優れた高温強度と優れた高温靭性とを両立できない場合があることが判明した。
　そこで、本発明者らは、優れた高温強度及び優れた高温靭性を両立するためのさらなる検討を行った。
　ここで、本発明者らは、鋼材中の析出物に注目した。上述の化学組成を有する鋼材では、複数の種類の微細な析出物が生成し得る。鋼材中の析出物は、析出強化により高温強度を高める。しかしながら、析出物は割れの起点になり、高温靭性を低下する場合もある。そこで、本発明者らは、特定の析出物が適切な量で生成すれば、鋼材の高温強度を高めつつ、割れの起点となって高温靭性が低下するのも抑制できると考えた。
　ところで、上述の化学組成の鋼材で生成する析出物のサイズは、ナノレベルであって極めて微細である。そのため、走査型電子顕微鏡等で種類ごとに析出物の個数密度を定量的に測定することは困難である。しかしながら、鋼材に対して電解抽出法を実施し、得られた抽出残渣の化学組成を定量すれば、鋼材中の析出物を予想することができる。
　そこで、本発明者らは、上述の化学組成を有する鋼材に対して電解抽出法を実施して、得られた残渣中の成分と、高温強度と、高温靭性との関係を調査した。その結果、上述の化学組成を有し、旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下の鋼材において、抽出残渣で得られたＣｒ含有量が質量％で０．５～３．０％であり、かつ、Ｍｏ含有量が質量％で０．２～２．０％であれば、優れた高温強度と優れた高温靭性とが得られることを、本発明者らは見出した。
　以上の知見に基づいて完成した本実施形態の鋼材は、次の構成を有する。
　［１］
　鋼材であって、
　化学組成が、質量％で、
　Ｃ：０．２０～０．６０％、
　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
　Ｍｎ：０．２０～１．００％、
　Ｐ：０．０３０％以下、
　Ｓ：０．０３００％以下、
　Ｃｒ：５．６０～７．００％、
　Ｍｏ：１．００～４．００％、
　Ｖ：０．１０～１．５０％、
　ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５～０．１０００％、
　Ｎ：０．００５０～０．０５００％、
　Ｎｉ：０～２．００％、
　Ｃｕ：０～０．０５０％、
　Ｎｂ：０～０．１０００％、
　Ｔｉ：０～０．０５０％、及び、
　残部：Ｆｅ及び不純物、からなり、
　マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％以上であり、
　旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下であり、
　電解抽出法により前記鋼材から抽出される残渣中に含有されているＣｒ含有量が質量％で０．５～３．０％であり、
　前記残渣中に含有されているＭｏ含有量が質量％で０．２～２．０％である、
　鋼材。
　［２］
　［１］に記載の鋼材であって、
　前記化学組成は、
　Ｎｉ：０．０１～２．００％、
　Ｃｕ：０．００１～０．０５０％、
　Ｎｂ：０．０００１～０．１０００％、及び、
　Ｔｉ：０．００１～０．０５０％、
　からなる群から選択される１種以上を含有する、
　鋼材。
　［３］
　［１］又は［２］に記載の鋼材であって、
　前記鋼材は熱間工具である、
　鋼材。
　以下、本実施形態の鋼材について詳述する。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。
　［本実施形態の鋼材の特徴］
　本実施形態の鋼材は、次の特徴１～特徴４を満たす。
　（特徴１）
　化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０～０．６０％、Ｓｉ：０．０５～１．００％、Ｍｎ：０．２０～１．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｃｒ：５．６０～７．００％、Ｍｏ：１．００～４．００％、Ｖ：０．１０～１．５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５～０．１０００％、Ｎ：０．００５０～０．０５００％、Ｎｉ：０～２．００％、Ｃｕ：０～０．０５０％、Ｎｂ：０～０．１０００％、Ｔｉ：０～０．０５０％、及び、残部：Ｆｅ及び不純物、からなる。
　（特徴２）
　マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％以上である。
　（特徴３）
　旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下である。
　（特徴４）
　電解抽出法により鋼材から抽出される残渣中に含有されているＣｒ含有量が質量％で０．５～３．０％であり、残渣中に含有されているＭｏ含有量が質量％で０．２～２．０％である。
　以下、特徴１～特徴４について説明する。
　［（特徴１）化学組成について］
　本実施形態の鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
　Ｃ：０．２０～０．６０％
　炭素（Ｃ）は、鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の高温強度を高める。Ｃはさらに、炭化物及び／又は炭窒化物を形成して、鋼材の高温強度を高める。Ｃはさらに、オーステナイトを安定化する。具体的には、Ｃは、オーステナイトとして安定に存在できる温度域を広げたり、逆変態のときに短時間の温度保持でオーステナイトに変態しやすくしたりする。Ｃ含有量が０．２０％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、Ｃ含有量が０．６０％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、高温環境での使用により、炭化物が粗大化する。そのため、鋼材の高温強度及び高温靭性が低下する。
　したがって、Ｃ含有量は０．２０～０．６０％である。
　Ｃ含有量の好ましい下限は０．２５％であり、さらに好ましくは０．２７％であり、さらに好ましくは０．２９％である。
　Ｃ含有量の好ましい上限は０．５５％であり、さらに好ましくは０．５２％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
　Ｓｉ：０．０５～１．００％
　シリコン（Ｓｉ）は、鋼を脱酸する。Ｓｉはさらに、鋼材の被削性を高める。Ｓｉはさらに、焼戻し軟化抵抗を高め、鋼材の高温強度を高める。Ｓｉ含有量が０．０５％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１．００％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、粗大な酸化物が生成する。そのため、鋼材の高温強度が低下し、鋼材の靭性が低下する。
　したがって、Ｓｉ含有量は０．０５～１．００％である。
　Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０７％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．０９％である。
　Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．９０％であり、さらに好ましくは０．８０％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．６０％であり、さらに好ましくは０．５５％である。
　Ｍｎ：０．２０～１．００％
　マンガン（Ｍｎ）は、鋼を脱酸する。Ｍｎはさらに、鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の高温強度を高める。Ｍｎはさらに、オーステナイトを安定化する。Ｍｎ含有量が０．２０％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１．００％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、鋼材中にＭｎが偏析する。そのため、鋼材の高温強度が低下し、鋼材の高温靭性が低下する。
　したがって、Ｍｎ含有量は０．２０～１．００％である。
　Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．２２％であり、さらに好ましくは０．２５％であり、さらに好ましくは０．２７％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
　Ｍｎ含有量の好ましい上限は０．９５％であり、さらに好ましくは０．９０％であり、さらに好ましくは０．８５％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％であり、さらに好ましくは０．７０％である。
　Ｐ：０．０３０％以下
　燐（Ｐ）は不可避に含有される不純物であり、Ｐ含有量は０％超である。Ｐは粒界に偏析する。Ｐ含有量が０．０３０％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、高温強度、及び、高温靭性が低下する。
　したがって、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。
　Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
　Ｐ含有量の好ましい上限は０．０２８％であり、さらに好ましくは０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２３％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１５％である。
　Ｓ：０．０３００％以下
　硫黄（Ｓ）は不可避に含有される不純物であり、Ｓ含有量は０％超である。Ｓは粒界に偏析したり、硫化物を形成したりする。Ｓ含有量が０．０３００％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、高温強度、及び、高温靭性が低下する。
　したがって、Ｓ含有量は０．０３００％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含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
　Ｓ含有量の好ましい上限は０．０２５０％であり、さらに好ましくは０．０２００％であり、さらに好ましくは０．０１５０％であり、さらに好ましくは０．０１００％であり、さらに好ましくは０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００６０％である。
　Ｃｒ：５．６０～７．００％
　クロム（Ｃｒ）は、鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の高温強度を高める。Ｃｒはさらに、焼戻し軟化低下を高め、鋼材の高温強度及び高温靭性を高める。Ｃｒはさらに、炭化物を形成して、鋼材の高温強度を高める。Ｃｒ含有量が５．６０％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７．００％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、鋼材の強度が高くなりすぎる。この場合、鋼材の高温靭性が低下する。
　したがって、Ｃｒ含有量は５．６０～７．００％である。
　Ｃｒ含有量の好ましい下限は５．６３％であり、さらに好ましくは５．６６％であり、さらに好ましくは５．６９％である。
　Ｃｒ含有量の好ましい上限は６．９７％であり、さらに好ましくは６．９４％であり、さらに好ましくは６．９１％である。
　Ｍｏ：１．００～４．００％
　モリブデン（Ｍｏ）は、固溶強化により、鋼材の高温強度を高める。Ｍｏはさらに、炭化物を形成して、鋼材の高温強度を高め、鋼材の高温靭性を高める。Ｍｏはさらに、鋼材の耐摩耗性を高める。Ｍｏ含有量が１．００％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４．００％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、鋼材の強度が高くなりすぎる。この場合、鋼材の被削性が低下したり、鋼材の高温靭性が低下したりする。
　したがって、Ｍｏ含有量は１．００～４．００％である。
　Ｍｏ含有量の好ましい下限は１．１０％であり、さらに好ましくは１．２０％であり、さらに好ましくは１．３０％であり、さらに好ましくは１．４０％であり、さらに好ましくは１．５０％である。
　Ｍｏ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％である。
　Ｖ：０．１０～１．５０％
　バナジウム（Ｖ）は、固溶強化により、鋼材の高温強度を高める。Ｖはさらに、炭化物及び／又は炭窒化物を形成して、鋼材の高温強度を高める。Ｖ含有量が０．１０％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、Ｖ含有量が１．５０％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、高温環境での使用により、炭化物及び／又は炭窒化物が粗大化する。そのため、鋼材の高温強度及び高温靭性が低下する。
　したがって、Ｖ含有量は０．１０～１．５０％である。
　Ｖ含有量の好ましい下限は０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．２５％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
　Ｖ含有量の好ましい上限は１．４５％であり、さらに好ましくは１．４０％であり、さらに好ましくは１．３０％であり、さらに好ましくは１．１０％であり、さらに好ましくは１．００％である。
　ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５～０．１０００％
　アルミニウム（Ａｌ）は、鋼を脱酸する。ｓｏｌ．Ａｌ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、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．１０００％を超えれば、酸化物が過剰に生成する。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、鋼材の高温強度及び高温靭性が低下する。さらに、鋼材の被削性が低下する。
　したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０００５～０．１０００％である。
　ｓｏｌ．Ａｌ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％である。
　ｓｏｌ．Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０９００％であり、さらに好ましくは０．０８００％であり、さらに好ましくは０．０７５０％であり、さらに好ましくは０．０７００％であり、さらに好ましくは０．０６００％であり、さらに好ましくは０．０５００％であり、さらに好ましくは０．０４００％である。
　本明細書でいうＡｌ含有量は「酸可溶Ａｌ」、つまり、「ｓｏｌ．Ａｌ」の含有量を意味する。
　Ｎ：０．００５０～０．０５００％
　窒素（Ｎ）は、窒化物及び／又は炭窒化物を形成して、鋼材の高温強度を高める。Ｎはさらに、固溶強化により、鋼材の高温強度を高める。Ｎはさらに、オーステナイト安定化元素として鋼材の組織を安定化させる。Ｎ含有量が０．００５０％未満では、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、Ｎ含有量が０．０５００％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、高温環境での使用により、窒化物及び／又は炭窒化物が粗大化する。そのため、鋼材の高温強度及び高温靭性が低下する。
　したがって、Ｎ含有量は０．００５０～０．０５００％である。
　Ｎ含有量の好ましい下限は０．００６０％であり、さらに好ましくは０．００６５％であり、さらに好ましくは０．００７０％である。
　Ｎ含有量の好ましい上限は０．０４００％であり、さらに好ましくは０．０３８０％であり、さらに好ましくは０．０３６０％である。
　本実施形態による鋼材の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、化学組成における不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態による鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
　［任意元素（Ｏｐｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）］
　本実施形態の鋼材の化学組成はさらに、
　Ｎｉ：０～２．００％、
　Ｃｕ：０～０．０５０％、
　Ｎｂ：０～０．１０００％、及び、
　Ｔｉ：０～０．０５０％、
　からなる群から選択される１種以上の元素を含有してもよい。
　以下、これらの任意元素について説明する。
　［第１群：Ｎｉ及びＣｕについて］
　本実施形態の鋼材の化学組成はさらに、Ｎｉ及びＣｕ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、含有されなくてもよい。含有される場合、Ｎｉ及びＣｕは、オーステナイトの安定化に寄与する。
　Ｎｉ：０～２．００％
　ニッケル（Ｎｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｉ含有量は０％であってもよい。
　Ｎｉが含有される場合、つまり、Ｎｉ含有量が０％超である場合、ＮｉはＭｎと同様にオーステナイトの安定化に寄与する。Ｎｉ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、Ｎｉ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、変態点が低下する。この場合、鋼材の高温強度が低下する。
　したがって、Ｎｉ含有量は０～２．００％である。
　Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
　Ｎｉ含有量の好ましい上限は１．８０％であり、さらに好ましくは１．６０％であり、さらに好ましくは１．４０％であり、さらに好ましくは１．２０％である。
　Ｃｕ：０～０．０５０％
　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。
　Ｃｕが含有される場合、つまり、Ｃｕ含有量が０％超である場合、Ｃｕはオーステナイトの安定化に寄与する。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、鋼材の高温強度が低下する。
　したがって、Ｃｕ含有量は０～０．０５０％である。
　Ｃｕ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％である。
　Ｃｕ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。
　［第２群：Ｎｂ及びＴｉについて］
　本実施形態の鋼材の化学組成はさらに、Ｎｂ及びＴｉ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、含有されなくてもよい。含有される場合、Ｎｂ及びＴｉは、鋼材の高温強度を高める。
　Ｎｂ：０～０．１０００％
　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。
　Ｎｂが含有される場合、つまり、Ｎｂ含有量が０％超である場合、Ｎｂは炭化物及び／又は炭窒化物を形成し、鋼材の高温強度を高める。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
　しかしながら、Ｎｂ含有量が０．１０００％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、高温環境での使用により、炭化物及び／又は炭窒化物が粗大化する。そのため、鋼材の高温強度及び高温靭性が低下する。
　したがって、Ｎｂ含有量は０～０．１０００％である。
　Ｎｂ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０．００１０％である。
　Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０８００％であり、さらに好ましくは０．０６００％であり、さらに好ましくは０．０５５０％であり、さらに好ましくは０．０４００％であり、さらに好ましくは０．０３００％であり、さらに好ましくは０．０２００％である。
　Ｔｉ：０～０．０５０％
　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。
　Ｔｉが含有される場合、つまり、Ｔｉ含有量が０％超である場合、Ｔｉは炭化物及び／又は炭窒化物を形成し、鋼材の高温強度を高める。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、高温環境での使用により、炭化物及び／又は炭窒化物が粗大化する。そのため、鋼材の高温強度及び高温靭性が低下する。
　したがって、Ｔｉ含有量は０～０．０５０％である。
　Ｔｉ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。
　Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
　［（特徴２）マルテンサイト及びベイナイトの総面積率について］
　本実施形態の鋼材のミクロ組織では、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％以上である。
　ミクロ組織観察において、マルテンサイトとベイナイトとを区別することは極めて困難である。一方で、フェライトと、マルテンサイト及びベイナイトとは、コントラストにより極めて容易に区別できる。したがって、ミクロ組織観察において、フェライト以外の領域を、「マルテンサイト及びベイナイト」と認定する。
　本実施形態の鋼材のミクロ組織において、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％未満である場合、ミクロ組織の残部にフェライトが生成している。この場合、十分な高温強度が得られなかったり、十分な高温靭性が得られなかったりする。一方、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％以上であれば、優れた高温強度及び優れた高温靭性が得られる。
　［マルテンサイト及びベイナイトの総面積率の測定方法］
　鋼材のミクロ組織中のマルテンサイト及びベイナイトの総面積率は、次の方法で求めることができる。
　鋼材の表面から１ｍｍ以上の深さ位置から、試験片を採取する。試験片のサイズは特に限定されないが、例えば、２０ｍｍ×１５ｍｍ×１５ｍｍである。２０ｍｍ×１５ｍｍの表面を、観察面とする。
　試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の観察面をナイタール腐食液に１０秒程度浸漬して、エッチングによる組織現出を行う。エッチングした観察面を、５００倍の光学顕微鏡を用いて観察する。観察視野の視野面積は２００００μｍ２とする。上述のとおり、観察視野中において、フェライトと、マルテンサイト及びベイナイトとは、コントラストに基づいて容易に区別できる。そこで、観察視野中のフェライトを特定して、特定されたフェライトの面積を求める。フェライトの面積を、観察視野の総面積で除して、フェライトの面積率（％）を求める。求めたフェライトの面積率は、小数第一位を四捨五入した整数値とする。
　得られたフェライトの面積率を用いて、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率（％）を、次の式で求める。
　マルテンサイト及びベイナイトの総面積率（％）＝１００－フェライトの面積率
　［（特徴３）旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径について］
　本実施形態の鋼材において、旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径は１５０μｍ以下である。
　旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下であれば、鋼材において、優れた高温強度、及び、優れた高温靭性が得られる。
　旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径の好ましい上限は１４０μｍであり、さらに好ましくは１３０μｍであり、さらに好ましくは１２０μｍであり、さらに好ましくは１１０μｍであり、さらに好ましくは１００μｍである。
　旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径の下限は特に限定されない。旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径の好ましい下限は１０μｍであり、さらに好ましくは１５μｍであり、さらに好ましくは２０μｍである。
　［旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径の求め方］
　本実施形態による鋼材の旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径（μｍ）は次の方法で求める。最初に、鋼材の表面から１ｍｍ以上の深さ位置から、試験片を採取する。試験片のサイズは特に限定されないが、例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍの表面（観察面）を有する試験片とする。
　試験片の観察面を鏡面研磨する。観察面のうち、任意の８００μｍ×８００μｍの視野領域に対して、非特許文献１に記載のＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：電子線後方散乱回折法）解析を実施して、マルテンサイト及びベイナイトの結晶方位情報を得る。このとき、ＥＢＳＤ解析でのステップサイズに特に限定はないが、例えば、ステップサイズを１μｍとする。得られた結晶方位情報と、Ｋｕｒｄｊｕｍｏｖ－Ｓａｃｈｓの関係とに基づいて、視野領域中の旧オーステナイト結晶粒の結晶粒界を特定する。旧オーステナイト結晶粒の結晶粒界が特定された視野領域中の各旧オーステナイト結晶粒の円相当径（μｍ）を求める。ただし、対象とする旧オーステナイト結晶粒は、当該旧オーステナイト結晶粒の全てが視野領域内に含まれるものとする。さらに、面積が１μｍ２以下と特定された旧オーステナイト結晶粒は、誤検出とみなして対象外とする。ここで、円相当径とは、各旧オーステナイト結晶粒の面積を、同じ面積を有する円に換算した場合の円の直径を意味する。求めた各旧オーステナイト結晶粒の円相当径の算術平均値を、旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径（μｍ）と定義する。旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径は、小数第一位を四捨五入した整数値とする。
　［（特徴４）抽出残渣中のＣｒ含有量及びＭｏ含有量について］
　本実施形態の鋼材では、電解抽出法により鋼材から抽出される残渣中に含有されているＣｒ含有量が質量％で０．５～３．０％であり、残渣中に含有されているＭｏ含有量が質量％で０．２～２．０％である。
　本実施形態の鋼材では、Ｃｒ及び／又はＭｏを含有する析出物が生成している。以下、Ｃｒ及び／又はＭｏを含有する析出物を、「ＣｒＭｏ含有析出物」という。
　ＣｒＭｏ含有析出物は、高温環境で使用する鋼材の高温強度を高める。残渣中におけるＣｒ含有量が０．５％未満であるか、Ｍｏ含有量が０．２％未満である場合、鋼材中のＣｒＭｏ含有析出物の生成量が十分ではない。この場合、十分な高温強度が得られない。
　一方、残渣中におけるＣｒ含有量が３．０％を超えたり、Ｍｏ含有量が２．０％を超えたりする場合、鋼材中のＣｒＭｏ含有析出物が過剰に生成し、かつ、粗大化している。この場合、鋼材中の旧オーステナイト結晶粒内の強度が過剰に高くなる。その結果、十分な高温靭性が得られない。
　したがって、残渣中に含有されているＣｒ含有量は０．５～３．０％であり、残渣中に含有されているＭｏ含有量は０．２～２．０％である。
　残渣中に含有されているＣｒ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。
　残渣中に含有されているＣｒ含有量の好ましい上限は２．８％であり、さらに好ましくは２．６％であり、さらに好ましくは２．４％であり、さらに好ましくは２．２％である。
　残渣中に含有されているＭｏ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％である。
　残渣中に含有されているＭｏ含有量の好ましい上限は１．８％であり、さらに好ましくは１．６％であり、さらに好ましくは１．４％であり、さらに好ましくは１．２％である。
　［抽出残渣中のＣｒ含有量及びＭｏ含有量の測定方法］
　抽出残渣中に含有されているＣｒ含有量及びＭｏ含有量は次の方法で求める。
　鋼材の表面から１ｍｍ以上の深さ位置から、試験片を採取する。試験片のサイズは特に限定されないが、例えば、直径１５ｍｍ、長さ７０ｍｍの丸棒試験片である。丸棒試験片の長手方向は、鋼材の表面と平行とする。
　採取した試験片に対して、１０％ＡＡ系溶液（体積分率で１０％アセチルアセトン、１％テトラメチルアンモニウムクロリド、８９％メタノール溶液を含有する溶液）を用いて、定電流電気分解を実施する。具体的には、次のとおりである。
　初めに、試験片の表面の付着物（表面のスケール及び不純物）を除去するために、予備電気分解を実施する。予備電気分解では、常温（１５～３０℃）にて電流：１０００ｍＡでスケールの表面から１００μｍ深さ位置までの領域に対して、電気分解を実施する。予備電気分解後、試験片をアルコール溶液に浸漬する。そして、超音波洗浄を実施して、試験片の表面の付着物を除去する。付着物が除去された試験片の質量、つまり、定電流電気分解前の試験片の質量を測定する。
　次に、試験片に対して定電流電気分解を実施する。具体的には、新しい１０％ＡＡ系溶液を準備する。そして、準備した新しい１０％ＡＡ系溶液を用いて、常温にて、電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ２に保持して、試験片の表面から約１００μｍ深さ位置までの領域を電気分解する。電気分解された領域の深さは、サンプルの比重を７．８ｇ／ｃｍ３として、定電流電気分解前後の試験片の質量差（減少量）（ｇ）、及び、試験片の表面積から求める。定電流電気分解後、試験片をアルコール溶液に浸漬する。そして、超音波洗浄を実施して、試験片の表面の付着物を除去する。付着物が除去された試験片の質量を測定し、定電流電気分解後の試験片の質量（ｇ）とする。
　定電流電気分解に用いた１０％ＡＡ系溶液、及び、その後の超音波洗浄に用いたアルコール溶液を、メッシュサイズ０．２μｍのフィルタで吸引ろ過して残渣を抽出する。
　抽出された残渣に対してＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ　Ａｔｏｍｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いた化学元素分析を実施する。具体的には、残渣を酸に溶解させて溶液を得る。溶液に対してＩＣＰ－ＡＥＳを用いた化学元素分析を実施して、残渣中に含有されているＣｒ質量と、残渣中に含有されているＭｏ質量とを得る。残渣中に含有されているＣｒ質量（ｇ）と、定電流電気分解前後の試験片の質量差（ｇ）とに基づいて、残渣中に含有されているＣｒ含有量（質量％）を得る。ここで、定電流電気分解前後の試験片の質量差は、定電流電気分解により溶解した試験片の質量に相当する。つまり、残渣中に含有されているＣｒ含有量とは、鋼材の化学組成を１００％とした場合の、残渣中に含有されているＣｒ含有量（質量％）を意味する。
　同様に、残渣中に含有されているＭｏ質量（ｇ）と、定電流電気分解前後の試験片の質量差（ｇ）とに基づいて、残渣中に含有されているＭｏ含有量（質量％）を得る。つまり、残渣中に含有されているＭｏ含有量とは、鋼材の化学組成を１００％とした場合の、残渣中に含有されているＭｏ含有量（質量％）を意味する。
　残渣中に含有されているＣｒ含有量（質量％）及びＭｏ含有量（質量％）は、小数第二位を四捨五入した数値とする。
　［本実施形態の鋼材の効果］
　以上の特徴１～特徴４を満たす本実施形態の鋼材は、優れた高温強度と、優れた高温靭性とを有する。
　［高温強度評価方法について］
　鋼材の高温強度は、次の方法で測定する。
　鋼材の表面から１ｍｍ深さ以上の位置から、丸棒引張試験片を採取する。丸棒引張試験片の平行部の直径は６ｍｍであり、標点距離は３０ｍｍとする。丸棒引張試験片の長手方向は、鋼材の表面に平行とする。採取した丸棒引張試験片を用いて、ＪＩＳ　Ｇ　０５６７：２０２０に準拠した高温引張試験を実施する。具体的には、丸棒引張試験片を６５０℃で１０分保持する。保持後、６５０℃の丸棒引張試験片に対して、大気圧で引張試験を実施して、引張強さ（ＭＰａ）を求める。得られた引張強さが５００ＭＰａ以上である場合、鋼材が、「優れた高温強度」を有すると判断する。
　［高温靭性評価方法について］
　鋼材の高温靭性は、次の方法により評価する。
　鋼材の表面から１ｍｍ深さ以上の位置から、Ｖノッチ試験片を採取する。Ｖノッチ試験片のサイズは、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍとする。Ｖノッチ試験片の長手方向は、鋼材の表面に平行とする。Ｖノッチ試験片の表面のうち、長手方向に平行な１つの表面の中央位置に、Ｖノッチを形成する。Ｖノッチは、深さ２ｍｍ、Ｖノッチ角度４５°、Ｖノッチ先端Ｒ０．２５ｍｍとする。
　Ｖノッチ試験片を６００℃で３０分保持する。保持後、６００℃のＶノッチ試験片を用いて、ＪＩＳ　Ｚ　２２４２：２０１８に準拠したシャルピー衝撃試験を実施して、吸収エネルギー（Ｊ）を求める。得られた吸収エネルギーが８０Ｊ以上である場合、鋼材が、「優れた高温靭性」を有すると判断する。
　［鋼材の用途］
　本実施形態の鋼材は、高温環境で使用され、高温強度及び高温靭性が求められる用途に広く適用可能である。本実施形態の鋼材は、熱間工具としての利用に好適である。熱間工具は例えば、熱間プレス金型、熱間鍛造金型、ダイカスト金型、熱間押出工具等である。
　［本実施形態の鋼材の製造方法］
　本実施形態の鋼材の製造方法の一例を説明する。以降に説明する鋼材の製造方法は、本実施形態の鋼材を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する鋼材は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態の鋼材の製造方法の好ましい一例である。
　本実施形態の鋼材の製造方法の一例は、次の工程を含む。
　（工程１）素材準備工程
　（工程２）熱間加工工程
　（工程３）焼入れ工程
　（工程４）第１焼戻し工程
　（工程５）第２焼戻し工程
　上記工程１～工程５での主要な製造条件は、次のとおりである。
　（条件１）工程３の焼入れ温度Ｔ０：９００～１１００℃
　（条件２）工程３の焼入れ時間ｔ０：０．５～７．０時間
　（条件３）工程３の冷却速度ＣＲ０：０．１０～１．００℃／秒
　（条件４）工程４の焼戻し温度Ｔ１：５００～５５０℃
　（条件５）工程４の冷却速度ＣＲ１：０．１０℃／秒以上
　（条件６）工程５の焼戻し温度Ｔ２：５５０超～６５０℃
　（条件７）工程４の焼戻し時間ｔ１及び工程５の焼戻し時間ｔ２の合計：１０．０～４０．０時間
　以下、各工程について説明する。
　［（工程１）素材準備工程］
　素材準備工程では、特徴１を満たす化学組成を有する素材を準備する。具体的には、化学組成中の各元素含有量が特徴１を満たす溶鋼を準備する。準備された溶鋼を用いて、周知の鋳造法により素材を製造する。例えば、造塊法によりインゴットを製造する。又は、連続鋳造法によりブルームを製造する。以上の工程により、素材（インゴット又はブルーム）を製造する。
　［（工程２）熱間加工工程］
　熱間加工工程では、素材準備工程で準備した素材に対して熱間加工を実施して、最終製品の形状を有する中間鋼材を成型する。熱間加工は例えば、熱間鍛造、熱間圧延、熱間押出しである。熱間加工前に、素材を加熱する。加熱温度は特に限定されないが、例えば、１１５０～１３００℃である。熱間加工は複数回実施してもよい。
　［（工程３）焼入れ工程］
　焼入れ工程では、熱間加工後の中間鋼材に対して、焼入れを実施する。焼入れ工程での条件は次のとおりである。
　（条件１）工程３の焼入れ温度Ｔ０：９００～１１００℃
　（条件２）工程３の焼入れ時間ｔ０：０．５～７．０時間
　（条件３）工程３の冷却速度ＣＲ０：０．１０～１．００℃／秒
　焼入れ温度Ｔ０が１１００℃を超えれば、鋼材の旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が大きくなりすぎ、１５０μｍを超える。したがって、焼入れ温度Ｔ０は１１００℃以下である。なお、焼入れ温度Ｔ０の下限はＡＣ３点以上であればよく、例えば、９００℃である。
　焼入れ温度Ｔ０での保持時間を焼入れ時間ｔ０と定義する。焼入れ時間ｔ０が７．０時間を超えれば、オーステナイト粒が粗大化する。そのため、鋼材の旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が大きくなりすぎ、１５０μｍを超える。したがって、焼入れ時間ｔ０は７．０時間以下である。焼入れ時間ｔ０の下限は特に限定されないが、例えば、０．５時間であり、さらに好ましくは１．０時間である。
　焼入れ時間ｔ０で保持後の冷却速度ＣＲ０は０．１０～１．００℃／秒である。冷却速度ＣＲ０は水冷又は油冷により実現する。
　［（工程４）第１焼戻し工程］
　本実施形態の鋼材の製造方法では、２回の焼戻しを実施する（第１焼戻し工程、第２焼戻し工程）。焼入れ工程後の中間鋼材のミクロ組織では、マルテンサイトだけでなく、残留オーステナイトも存在する。そこで、第１焼戻し工程で、中間鋼材中の残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させる。残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させることにより、次工程の第２焼戻し工程において、組織全体にＣｒＭｏ含有析出物を均一に生成させることができる。
　第１焼戻し工程での条件は次のとおりである。
　（条件４）工程４の焼戻し温度Ｔ１：５００～５５０℃
　（条件５）工程４の冷却速度ＣＲ１：０．１０℃／秒以上
　［（条件４）焼戻し温度Ｔ１について］
　焼戻し温度Ｔ１が５００℃未満であれば、残留オーステナイトからマルテンサイトへの変態が不十分となる場合がある。この場合、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が低くなる。さらに、ＣｒＭｏ含有析出物以外の他の析出物（Ｆｅ２Ｍｏ）等が生成する場合がある。この場合、ＣｒＭｏ含有析出物の生成量が不十分となる。
　一方、焼戻し温度Ｔ１が５５０℃を超えれば、残留オーステナイトからマルテンサイトへの変態は完了するものの、ＣｒＭｏ含有析出物の生成が促進される。そのため、第２焼戻し工程時にＣｒＭｏ含有析出物が過剰に生成し、粗大化する。そのため、残渣中のＣｒ含有量及び／又はＭｏ含有量が多くなりすぎる。
　［（条件５）冷却速度ＣＲ１について］
　焼戻し温度Ｔ１で保持後の冷却速度ＣＲ１が０．１０℃／秒未満であれば、冷却過程において残留オーステナイトがマルテンサイトに変態しない場合がある。この場合、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が低くなる。さらに、第２焼戻し工程時にＣｒＭｏ含有析出物が過剰に生成し、かつ、粗大化する。そのため、残渣中のＣｒ含有量及び／又はＭｏ含有量が多くなりすぎる。
　冷却速度ＣＲ１の上限は特に限定されないが、例えば、１．００℃／秒である。
　［（工程５）第２焼戻し工程］
　第２焼戻し工程では、特徴４を満たすＣｒＭｏ含有析出物を生成する。第２焼戻し工程での条件は次のとおりである。
　（条件６）工程５の焼戻し温度Ｔ２：５５０超～６５０℃
　（条件７）工程４の焼戻し時間ｔ１及び工程５の焼戻し時間ｔ２の合計：１０．０～４０．０時間
　［（条件６）焼戻し温度Ｔ２について］
　焼戻し温度Ｔ２が６５０℃を超えれば、ＣｒＭｏ含有析出物が過剰に生成し、かつ、粗大化する。この場合、十分な高温靭性が得られない。
　一方、焼戻し温度Ｔ２が５５０℃以下であれば、ＣｒＭｏ含有析出物の生成量が十分ではない。この場合、十分な高温強度が得られない。
　したがって、焼戻し温度Ｔ２は５５０超～６５０℃である。
　［（条件７）焼戻し時間ｔ１と焼戻し時間ｔ２の合計について］
　さらに、工程４の第１焼戻し工程での焼戻し温度Ｔ１での保持時間を、焼戻し時間ｔ１（時間）と定義する。そして、工程５の第２焼戻し工程での焼戻し温度Ｔ２での保持時間を、焼戻し時間ｔ２（時間）と定義する。この場合、焼戻し時間ｔ１と焼戻し時間ｔ２との合計時間が、１０．０時間未満であれば、焼戻し時間が短すぎる。この場合、ＣｒＭｏ含有析出物の生成量が十分でない。そのため、十分な高温強度が得られない。
　一方、焼戻し時間ｔ１と焼戻し時間ｔ２との合計時間が、４０．０時間を超えれば、焼戻し時間が長すぎる。この場合、ＣｒＭｏ含有析出物が過剰に生成し、かつ、粗大化する。
　したがって、焼戻し時間ｔ１及び焼戻し時間ｔ２の合計時間は１０．０～４０．０時間である。
　以上の製造工程により、特徴１～特徴４を満たす鋼材を製造できる。
　以下、実施例により本実施形態の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、本実施形態の鋼材はこの一条件例に限定されない。
　表１に示す化学組成を有するインゴットを製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　インゴットに対して熱間鍛造を実施して、直方体状の中間鋼材を製造した。熱間鍛造時のインゴットの加熱温度は１１５０～１３００℃であった。中間鋼材に対して、焼入れ工程を実施した。焼入れ工程での焼入れ温度Ｔ０（℃）、焼入れ時間ｔ０（時間）、及び、冷却速度ＣＲ０（℃／秒）は表２に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　焼入れ工程後の中間鋼材に対して、第１焼戻し工程を実施した。第１焼戻し工程での焼戻し温度Ｔ１（℃）、焼戻し時間ｔ１（時間）、及び、冷却速度ＣＲ１（℃／秒）は表２に示すとおりであった。
　第１焼戻し工程後の中間鋼材に対して、第２焼戻し工程を実施した。第２焼戻し工程での焼戻し温度Ｔ２（℃）及び焼戻し時間ｔ２（時間）は表２に示すとおりであった。以上の製造工程により、各試験番号の鋼材を製造した。
　［評価試験］
　各試験番号の鋼材に対して、次の評価試験を実施した。
　（試験１）マルテンサイト及びベイナイトの総面積率測定試験
　（試験２）旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径測定試験
　（試験３）抽出残渣中のＣｒ含有量及びＭｏ含有量測定試験
　（試験４）高温強度評価試験
　（試験５）高温靭性評価試験
　以下、各評価試験について説明する。
　［（試験１）マルテンサイト及びベイナイトの総面積率測定試験］
　上述の［マルテンサイト及びベイナイトの総面積率の測定方法］に記載の方法により、各試験番号の鋼材のマルテンサイト及びベイナイトの総面積率（％）を求めた。なお、試験片は鋼材の表面から１ｍｍ以上の深さ位置から採取した。試験片のサイズは２０ｍｍ×１５ｍｍ×１５ｍｍとし、２０ｍｍ×１５ｍｍの表面を観察面とした。得られたマルテンサイト及びベイナイトの総面積率を表３中の「Ｍ＋Ｂ総面積率（％）」欄に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　［（試験２）旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径測定試験］
　上述の［旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径の求め方］に記載の方法により、各試験番号の鋼材の旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径（μｍ）を求めた。なお、試験片は各試験番号の鋼材の表面から１ｍｍ以上の深さ位置から採取した。試験片は１０ｍｍ×１０ｍｍの表面を有した。１０ｍｍ×１０ｍｍの表面を観察面とした。また、ＥＢＳＤ解析でのステップサイズは１μｍとした。得られた旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径を表３中の「平均結晶粒径（μｍ）」欄に示す。
　［（試験３）抽出残渣中のＣｒ含有量及びＭｏ含有量測定試験］
　上述の［抽出残渣中のＣｒ含有量及びＭｏ含有量の測定方法］に記載の方法により、各試験番号の鋼材の抽出残渣中のＣｒ含有量（質量％）及びＭｏ含有量（質量％）を求めた。なお、試験片は、鋼材の表面から１ｍｍ以上の深さ位置から採取した。試験片は、直径１５ｍｍ、長さ７０ｍｍの丸棒試験片とした。得られた抽出残渣中のＣｒ含有量（質量％）及びＭｏ含有量（質量％）を表３中の「Ｃｒ含有量（質量％）」欄及び「Ｍｏ含有量（質量％）」欄に示す。
　［（試験４）高温強度評価試験］
　上述の［高温強度評価方法について］に記載の方法により、各試験番号の鋼材の６５０℃での引張強さ（ＭＰａ）を求めた。なお、丸棒引張試験片は、鋼材の表面から１ｍｍ深さ以上の位置から採取した。丸棒引張試験片の平行部の直径は６ｍｍであり、標点距離は３０ｍｍとした。得られた引張強さを表３の「高温引張強さ（ＭＰａ）」欄に示す。
　［（試験５）高温靭性評価試験］
　上述の［高温靭性評価方法について］に記載の方法により、各試験番号の鋼材の６００℃での吸収エネルギー（Ｊ）を求めた。なお、Ｖノッチ試験片は、鋼材の表面から１ｍｍ深さ以上の位置から採取した。Ｖノッチ試験片のサイズは、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍとした。得られた吸収エネルギーを表３の「高温吸収エネルギー（Ｊ）」欄に示す。
　［評価結果］
　表１、表２及び表３を参照して、試験番号１～２６の鋼材は、特徴１～特徴４を満たした。そのため、６５０℃での引張強さが５００ＭＰａ以上であり、優れた高温強度が得られた。さらに、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ以上であり、優れた高温靭性が得られた。
　一方、試験番号２７では、Ｃ含有量が高すぎた。そのため、６５０℃での引張強さが５００ＭＰａ未満であり、優れた高温強度が得られなかった。さらに、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号２８では、Ｃｒ含有量が高すぎた。そのため、抽出残渣中に含有されているＣｒ含有量が高すぎた。そのため、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号２９では、Ｍｏ含有量が高すぎた。そのため、抽出残渣中に含有されているＭｏ含有量が高すぎた。そのため、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号３０では、Ｃｒ含有量が低すぎた。そのため、６５０℃での引張強さが５００ＭＰａ未満であり、優れた高温強度が得られなかった。さらに、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号３１及び３２では、焼入れ温度Ｔ０が高すぎた。そのため、旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍを超えた。そのため、６５０℃での引張強さが５００ＭＰａ未満であり、優れた高温強度が得られなかった。さらに、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号３３及び３４では、焼入れ時間ｔ０が長すぎた。そのため、旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍを超えた。そのため、６５０℃での引張強さが５００ＭＰａ未満であり、優れた高温強度が得られなかった。さらに、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号３５及び３６では、第１焼戻し工程での焼戻し温度Ｔ１が低すぎた。そのため、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が低かった。さらに抽出残渣中に含有されているＣｒ含有量及びＭｏ含有量が低すぎた。そのため、６５０℃での引張強さが５００ＭＰａ未満であり、優れた高温強度が得られなかった。さらに、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号３７及び３８では、第１焼戻し工程での焼戻し温度Ｔ１が高すぎた。そのため、抽出残渣中に含有されているＣｒ含有量及びＭｏ含有量が高すぎた。そのため、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号３９及び４０では、第１焼戻し工程での冷却を空冷としたため、冷却速度ＣＲ１が遅すぎた。そのため、マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％未満となり、抽出残渣中に含有されているＣｒ含有量及びＭｏ含有量が高すぎた。そのため、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号４１及び４２では、第２焼戻し工程での焼戻し温度Ｔ２が低すぎた。そのため、抽出残渣中に含有されているＣｒ含有量及びＭｏ含有量が低すぎた。そのため、６５０℃での引張強さが５００ＭＰａ未満であり、優れた高温強度が得られなかった。
　試験番号４３及び４４では、第２焼戻し工程での焼戻し温度Ｔ２が高すぎた。そのため、抽出残渣中に含有されているＣｒ含有量及びＭｏ含有量が高すぎた。そのため、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　試験番号４５及び４６では、第１焼戻し工程及び第２焼戻し工程での焼戻しの合計時間（ｔ１＋ｔ２）が短すぎた。そのため、抽出残渣中のＣｒ含有量及びＭｏ含有量が低すぎた。そのため、６５０℃での引張強さが５００ＭＰａ未満であり、優れた高温強度が得られなかった。
　試験番号４７及び４８では、第１焼戻し工程及び第２焼戻し工程での焼戻しの合計時間（ｔ１＋ｔ２）が長すぎた。そのため、抽出残渣中に含有されているＣｒ含有量及びＭｏ含有量が高すぎた。そのため、６００℃での吸収エネルギーが８０Ｊ未満であり、優れた高温靭性が得られなかった。
　以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

Claims (3)

  1. 　鋼材であって、
    　化学組成が、質量％で、
    　Ｃ：０．２０～０．６０％、
    　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
    　Ｍｎ：０．２０～１．００％、
    　Ｐ：０．０３０％以下、
    　Ｓ：０．０３００％以下、
    　Ｃｒ：５．６０～７．００％、
    　Ｍｏ：１．００～４．００％、
    　Ｖ：０．１０～１．５０％、
    　ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５～０．１０００％、
    　Ｎ：０．００５０～０．０５００％、
    　Ｎｉ：０～２．００％、
    　Ｃｕ：０～０．０５０％、
    　Ｎｂ：０～０．１０００％、
    　Ｔｉ：０～０．０５０％、及び、
    　残部：Ｆｅ及び不純物、からなり、
    　マルテンサイト及びベイナイトの総面積率が９９％以上であり、
    　旧オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径が１５０μｍ以下であり、
    　電解抽出法により前記鋼材から抽出される残渣中に含有されているＣｒ含有量が質量％で０．５～３．０％であり、
    　前記残渣中に含有されているＭｏ含有量が質量％で０．２～２．０％である、
    　鋼材。
  2. 　請求項１に記載の鋼材であって、
    　前記化学組成は、
    　Ｎｉ：０．０１～２．００％、
    　Ｃｕ：０．００１～０．０５０％、
    　Ｎｂ：０．０００１～０．１０００％、及び、
    　Ｔｉ：０．００１～０．０５０％、
    　からなる群から選択される１種以上を含有する、
    　鋼材。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の鋼材であって、
    　前記鋼材は熱間工具である、
    　鋼材。
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