15MnNi是什么材质 15MnNi与15MnNiDR区别 15MnNi制造领域 15MnNi价格 15MnNi

15MnNi钢：中低温承压场景的性能平衡者

15MnNi基础属性与命名体系

15MnNi定义与合金特性






15MnNi 钢是一种含锰镍的低合金结构钢，其命名规则为：

• “15” 代表平均碳含量约 0.15%（万分数），奠定基体强度
• “Mn” 表示锰元素（含量约 1.2-1.6%），强化力学性能
• “Ni” 为镍元素（含量约 0.3-0.7%），改善低温韧性
  属于低碳调质型钢，通过合金配比实现强度与韧性的平衡，主要用于中低温承压构件制造。
  

15MnNi执行标准

• 中国：GB/T 3077《合金结构钢》（适用于调质状态）
• 特殊用途时参照 GB/T 713《锅炉及压力容器用钢板》补充检验
  标准对化学成分、力学性能、冶炼方法（推荐电炉 + 精炼）作出规定，成品钢板需满足超声波探伤要求（如 JB/T 4730.3 I 级）。
  

15MnNi国际牌号对照

国家 / 地区	相似牌号	主要差异
美国	AISI 4130（低镍）	镍含量更低，钼含量较高
日本	SCM430	镍含量 0.2-0.5%，含钼
欧洲	15NiCrMo16-4	镍含量更高（1.2-1.6%），含铬钼
实际应用中需根据设计温度、压力参数调整匹配。

15MnNi化学成分与作用机制

15MnNi核心元素组成（质量分数，%）

元素	含量范围	关键作用
C	0.12-0.18	形成珠光体基体，提供强度基础
Si	0.17-0.37	脱氧剂，提高屈强比
Mn	1.20-1.60	固溶强化，改善淬透性
P	≤0.030	控制冷脆性（较压力容器用钢放宽）
S	≤0.030	控制热脆性（常规工业用钢标准）
Ni	0.30-0.70	降低韧脆转变温度，提升 - 40℃冲击韧性

15MnNi合金设计逻辑

• 镍锰协同强化：镍改善低温韧性，锰提升强度，形成 “强度 - 韧性” 匹配曲线，在 - 40℃时冲击吸收功 KV2≥34J
• 硅的微合金化：通过固溶强化提升屈服强度约 50MPa，同时保持延伸率≥20%
• 杂质元素控制：相比压力容器用钢（如 15MnNiDR），磷硫含量放宽，适用于非严苛安全场景
  

15MnNi力学性能与工艺特性




15MnNi力学性能指标（调质状态，厚度≤100mm）

性能项目	指标	应用意义
屈服强度 ReL	≥390MPa	保证构件抗变形能力（比 Q345B 高 15%）
抗拉强度 Rm	590-735MPa	提供安全强度储备
断后延伸率 A	≥19%	满足冷加工成型需求
低温冲击性能	-40℃时 KV2≥34J	防止中低温环境下脆性断裂

15MnNi关键工艺性能

• 焊接性能
  碳当量 CE≈0.38%，可采用：
  
  • 手工电弧焊：E5015 焊条（直流反接）
  • 气体保护焊：ER50-6 焊丝（80% Ar+20% CO₂）
    厚板（>30mm）焊前需预热 100-150℃，焊后消应力处理（600-650℃×2h）
    
• 热处理响应
  
  • 淬火：880-920℃油冷，获得马氏体组织
  • 回火：600-680℃空冷，调整强度与韧性匹配
    调质后晶粒尺寸可达 ASTM 8 级，提升综合力学性能
    
• 成型加工性能
  冷弯性能：d=3a（弯曲直径 3 倍板厚）无裂纹，适用于卷板、冲压等成型工艺，加工后需进行去应力退火。
  

15MnNi制造工艺控制要点


15MnNi冶炼与浇注

• 采用 “电炉 + LF 精炼” 工艺，控制：
  
  • 钢水氢含量≤5ppm，避免白点缺陷
  • 氧含量≤30ppm，减少氧化物夹杂
    
• 浇注温度控制在 1540-1580℃，采用保护浇注防止二次氧化
  

15MnNi轧制与热处理

• 控轧工艺
  开轧温度≥1100℃，终轧温度≥850℃，通过多道次轧制细化晶粒，厚度 > 50mm 钢板需进行正火处理（900-930℃空冷）
• 调质处理规范
  
  • 淬火介质：机油（厚度≤20mm）或聚合物水溶液（厚度 > 20mm）
  • 回火温度与性能关系：
    
    • 600℃回火：抗拉强度≈680MPa，冲击功≈45J（-20℃）
    • 650℃回火：抗拉强度≈620MPa，冲击功≈55J（-20℃）
      
    
    
  
  

15MnNi典型应用场景15MnNi机械制造领域

• 齿轮与轴类零件：如矿山机械传动齿轮（直径≤300mm），承受交变载荷与中低温环境（-20℃）
• 压力容器配件：非临氢介质的中压储罐封头（设计压力≤2.5MPa，温度≥-40℃）
• 工程机械结构件：寒冷地区挖掘机臂架、装载机铲斗支撑梁
  

15MnNi能源设备

• 低温管道系统：-40℃的液化石油气输送管道（设计压力 1.6MPa）
• 热交换器壳体：氨制冷系统中的冷凝器、蒸发器壳体
• 风电设备部件：寒带地区风机底座、塔筒连接法兰
  

15MnNi车辆与船舶

• 高寒地区车辆构件：冻土区卡车底盘横梁、悬挂支架（-30℃工况）
• 船舶低温部件：破冰船低温海水管道、冷藏船舱壁支撑结构
• 铁路车辆配件：寒带铁路货车钩尾框、车轴（-40℃冲击要求）
  

15MnNi质量检验与使用注意事项15MnNi关键检验项目

• 力学性能测试
  
  • 取样方向：横向（板材）/ 纵向（型材）
  • 冲击试验：-40℃（合同约定时 - 50℃），3 个试样平均值≥34J，单个值≥27J
    
• 无损检测
  
  • 重要构件需进行超声波探伤（JB/T 4730.3 I 级）
  • 表面缺陷检测：磁粉或渗透检测（MT/PT），显示等级≤II 级
    
  
  

15MnNi使用限制与维护

• 温度范围
  推荐使用温度≥-40℃，当温度低于 - 50℃时，需进行 - 70℃冲击试验（附加技术条件）
• 介质兼容性
  
  • 避免长期接触酸性介质（pH<4），防止晶间腐蚀
  • 在湿硫化氢环境（H₂S>100ppm）中，需控制硬度≤22HRC，防止应力腐蚀
    
• 焊接操作要点
  
  • 环境温度 < 0℃时，焊接区域预热至 50-100℃
  • 多层焊时层间温度≤200℃，避免晶粒粗大
  • 焊后缓冷（厚度 > 50mm），防止冷裂纹
    
  
  

15MnNi与相关钢种的性能对比

钢种	镍含量（%）	最低冲击温度（℃）	屈服强度（MPa）	典型差异
15MnNi	0.3-0.7	-40	≥390	通用中低温用钢，成本适中
15MnNiDR	0.3-0.7	-40（压力容器专用）	≥355	磷硫含量更低，焊接性能优化
08Ni3DR	3.25-3.75	-101	≥320	高镍含量，深冷性能突出，成本较高

15MnNi 钢在中低温（-40℃级）工况中实现了性能与成本的平衡，相比压力容器专用钢（15MnNiDR），其杂质元素控制稍松，适用于非安全关键级的承压构件；相比高镍钢（08Ni3DR），在 - 60℃以上工况具有性价比优势。