15MnNi-舞钢核电所-舞阳钢厂

一 材质简介
随着我国核电政策的变化以及核电机组国产化进程的加快，核电站国产化率大幅提高。由于核电设备长年在高温高压中子辐射作用，要求设备制造所采用钢板具有强度适宜韧性较高，脆性转变温度低的性能以及抗辐射能力强，合金元素含量低的特点，因此使低合金高强度钢板成为核电设备制造的主要选材。为了应对市场变化，满足客户需求，舞钢开发了核安全二，三级压力容器用15MnNi钢板。

舞钢研制的核二，三级压力容器用15MnNi钢板覆盖10~100mm厚度规格范围，室温拉伸，高温拉伸，厚度方向拉伸及硬度等各项性能得到非常严的的控制，且按照技术规范的要求进行了钢板试样模拟焊后性能检验。
二 化学成分
元素	C	            Si           	Mn             	P	              S	
熔炼	≤0.18	0.15~0.35	1.20~1.65	≤0.015	≤0.005
         Cr                  	Ni         	Cu
          ≤0.15	         0.50~0.85	≤0.06
元素 	C	            Si           	Mn             	P	              S
成品	≤0.20	   0.15~0.37	  1.15~1.7	≤0.017           	≤0.009	
            Cr                  	Ni         	Cu
        ≤0.20	0.50~0.90	≤0.07
三 力学性能
15MnNi钢试样经过模拟焊后热处理。保温温度610±10℃，保温时间6h，400℃以上温度时降温速率为65~100℃/h,温度≤400℃时出炉空冷。根据技术条件要求，厚度<16mm的钢板不做厚度方向拉伸试验，厚度<12mm的钢板不做高温拉伸实验。
四 工艺流程
电炉冶炼-LF炉精炼-VD	炉真空脱气-模铸（连铸）-钢锭（坯）清热加热-轧板-探伤-正火-取样-性能检验。
在轧制过程中，钢锭（坯）加热轧制温度等含量加以适当的限制；Mn也能提高钢板强度，但是Mn在钢中一部分固溶于铁素体（或奥氏体），另一部分形成含Mn的合金渗碳体，Mn 含量增加，共析温度和共析点的含碳量都随之降低。因此，在相同含碳量及冷却速度下，随着钢种Mn含量的增加，显微组织中的珠光体不但细化，而且数量也增多，从而导致钢板的强度和硬度升高，然而Mn易使晶粒粗大，增大回火脆性，所以应该适量控制Mn含量;Ni在钢中只能形成固溶体，而且固溶强化作用不明显，主要是通过在塑性变形时增加晶格滑移面来提高材料塑性，并可以大幅度改善钢在低温下的韧性，使韧脆转变温度降低，由于Ni价格较高，出于生产成本的考虑，在成分设计时对Ni含量加以适当的控制。在轧制过程中，钢锭（坯）加热，轧制温度等工艺参数合理匹配是轧制的关键点，适当控制加热速度和加热温度可以保证加热均匀并且防止晶粒粗大，充足的加热时间可以保证合金元素能够充分固溶。
舞钢将15MnNi钢板坯料在均热炉或连续炉中的较高加热温度设定在1260℃，采用2型控制工艺和控冷工艺进行轧制和快速冷却，开轧温度1050~1150℃，*二阶段开轧温度≤920℃，终轧温度≤890℃，钢板轧后经过ACC快速冷却，返红温度≤750℃
为了进一步细化晶粒，使微合金化学元素充分固溶，析出，发挥合金元素的强化作用，获得强韧性匹配良好的理想阻止，对于15MnNi钢板进行了正火处理。在热处理之前测定了该钢种的相变临界点，根据测定的相变临界点，确定15MnNi钢板的正火温度在880~930℃，保温时间在1.5~2.5min/mm。
正火态组织中出现的贝氏体组织对于温度变化比较敏感，促使低温下韧脆转变温度急剧升高，导致钢板低温冲击功下降，组织中出现贝氏体与钢板的冷却速度有很大的关系，尽管钢板经过正火处理后采用空冷方式冷却，但由于冬季环境温度较低，钢板表面温降较快，易转变成贝氏体组织，降低钢板冲击韧性，而试样在模拟焊后热处理过程中经长时间保温处理，贝氏体逐渐分解成回火索氏体，结合基体中软相的铁素体组织，冲击韧性得以提高，因此，钢板的模拟焊后热处理态低温冲击韧性比正火态好。
舞钢研制15MnNi钢板的化学成分合理，组织性能优异，尤其是钢板模拟焊后热处理态-40℃低温冲击韧性优良，完**够满足核安全二，三级压力容器用设备的要求。