H24中華人民共和國國家標準代替GB/T31309—2014鑄造高溫合金電子空位數計算方法C2020-06-02發布2020-12-01實施國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會ⅠGB／T31309—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規則起草。本標準代替GB/T31309—2014《鎳基高溫合金電子空位數計算方法》，與GB/T31309—2014相比，主要技術變化如下：—增加了鈷基鑄造高溫合金電子空位數計算方法（見2.2、2.4、3.2和4.2.2);—修改了鎳基鑄造高溫合金電子空位數計算方法（見2.2、2.3和4.2.1,2014年版的第2章和—刪除了電子空位數矩陣中的銅元素，增加了釕元素，修改了鎳元素的電子空位數（見表1,2014年版的表1);—增加了典型高溫合金電子空位數計算和應用實例（見附錄B)。本標準由中國鋼鐵工業協會提出。本標準由全國鋼標準化技術委員會(SAC/TC183)歸口。本標準起草單位：北京鋼研高納科技股份有限公司、鋼鐵研究總院、冶金工業信息標準研究院、中國航發北京航空材料研究院、中國航發南方工業有限公司、中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司。本標準主要起草人：吳劍濤、吳保平、李維、燕平、戴強、宋盡霞、李煉、李波、陳惠霞。本標準所代替標準的歷次版本發布情況為：—GB/T31309—2014。1GB／T31309—2020鑄造高溫合金電子空位數計算方法本標準規定了鑄造高溫合金電子空位數的計算原理、計算步驟、計算方法和結果應用。本標準適用于鑄造高溫合金母合金及鑄件的電子空位數的計算。2計算原理2.1鑄造高溫合金強化元素種類多，且各合金元素飽和度高，易于析出對強度和塑性產生不利影響的道未充滿的程度—即電子空位數有關。合金的電子空位數Nv值采用式(1)計算：ii式中：Nv—合金的電子空位數；iNv)i—i2.2計算電子空位數時，應了解合金中的沉淀相。鎳基鑄造高溫合金的沉淀相包括硼化物、碳化物和2.3鎳基鑄造高溫合金電子空位數計算原則如下：)余含量。b)鎳基合金中主要碳化物類型有MC、M23C6和M6C。假設1/2C形成MC即(Hf,Ta,Nb,Ti,2.4鈷基鑄造高溫合金電子空位數計算原則如下：)余含量。2GB／T31309—20203計算步驟3.1鎳基合金的電子空位數Nv應按以下順序計算：Nv。3.2鈷基合金的電子空位數Nv應按以下順序計算：Nv。3.3建立與表1相似的矩陣，計算合金的電子空位數。欄目元素質量分數/%原子質量質量分數/原子質量原子分數/%析出后元素原子分數/%固溶體元素原子分數i元素的電子空位數（Nv)i合金的電子空位數ABCDEFGH行1Cr行2Ti行3Mo行4Al行5Co行6B行7Zr行8C—行9SiMnFeRuVWTaHf3GB／T31309—2020欄目元素質量分數/%原子質量質量分數/原子質量原子分數/%析出后元素原子分數/%固溶體元素原子分數i元素的電子空位數（Nv)i合金的電子空位數ABCDEFGHReNi總和4計算方法4.1.1在A欄每行輸入每個元素的質量分數。合金中若無某種元素，則輸入0。將其他元素的質量分數相加，用100減去總數，確定鎳或鈷的質量分數。4.1.2每種元素的質量分數(A欄）除以其對應的原子質量(B欄然后將所得結果填入表中的C欄。將C欄的值相加獲得C欄的總和，然后分別用C欄中每種元素的值除以C欄的總和，將該值輸入D欄，得到元素的原子分數。4.2沉淀相析出后元素原子分數4.2.1鎳基合金沉淀相析出后元素原子分數鎳基合金沉淀相析出后鉻、鉬、鎳、鎢、鈷、釩和鋯的原子分數按表2規定進行計算，將結果輸入相應和E17輸入0。硅、錳、鐵、釕和錸的原子分數E9、E10、E11、E12和E18直接輸入相應行中D9、D10、表2鎳基合金沉淀相析出后鉻、鉬、鎳、鎢、鈷、釩和鋯元素原子分數元素沉淀相析出后元素原子分數W+Mo≤6%W+Mo>6%鉻D1×0.97-0.375×D6-1.75×D8,將結果輸入E1欄，其中：—D1是Cr的原子分數；—D6是B的原子分數；—D8是C的原子分數D1×0.97-0.375×D6,將結果輸入E1欄，其中：—D1是Cr的原子分數；—D6是B的原子分數鉬D3-0.75×D6-0.167×D8×D3/(D3+D14),將結果輸入E3欄，其中：—D3是Mo的原子分數；—D6是B的原子分數；—D8是C的原子分數；—D14是W的原子分數D3-0.75×D6-1.5×D8×D3/(D3+D14),將結果輸入E3欄，其中：—D3是Mo的原子分數；—D6是B的原子分數；—D8是C的原子分數；—D14是W的原子分數GB／T31309—2020表2（續）元素沉淀相析出后元素原子分數W+Mo≤6%W+Mo>6%鎳D19-0.15×D6-3×(D4+0.03×D1+D16-0.5×D8×D16/(D2+D7+D13+D15+D16+D17)+D2-0.225×D6-0.5×D8×D2/(D2+D7+D13+D15+D16+ D17)+D15-0.5×D8×D15/(D2+D7+D13+D15+ D16+D17)+D17-0.5×D8×D17/(D2+D7+D13+ D15+D16+D17)+0.5×D13),將結果輸入E19欄，其中：—D19是Ni的原子分數；—D6是B的原子分數；—D4是Al的原子分數；—D1是Cr的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D2是Ti的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D8是C的原子分數；—D17是Hf的原子分數；—D13是V的原子分數；—D7是Zr的原子分數D19-0.15×D6-0.5×D8-3×(D4+0.03×D1+D16-0.5×D8×D16/(D2+D7+D13+D15+D16+D17)+D2-0.225×D6-0.5×D8×D2/(D2+D7+D13+D15+D16+D17)+D15-0.5×D8×D15/(D2+D7+D13+D15+D16+D17)+D17-0.5×D8×D17/(D2+D7+D13+D15+D16+D17)+0.5×D13),將結果輸入E19欄，其中：—D19是Ni的原子分數；—D6是B的原子分數；—D4是Al的原子分數；—D1是Cr的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D2是Ti的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D8是C的原子分數；—D17是Hf的原子分數；—D13是V的原子分數；—D7是Zr的原子分數鎢D14-0.167×D8×D14/(D3+D14),將結果輸入E14欄，其中：—D14是W的原子分數；—D8是C的原子分數；—D3是Mo的原子分數D14-1.5×D8×D14/(D3+D14),將結果輸入E14欄，其中：—D14是W的原子分數；—D8是C的原子分數；—D3是Mo的原子分數鈷將D5結果輸入E5欄，其中：—D5是Co的原子分數—D5是Co的原子分數；—D8是C的原子分數釩—D13是V的原子分數；—D8是C的原子分數；—D2是Ti的原子分數；—D7是Zr的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D17是Hf的原子分數鋯—D7是Zr的原子分數；—D8是C的原子分數；—D2是Ti的原子分數；—D13是V的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D17是Hf的原子分數45GB／T31309—20204.2.2鈷基合金沉淀相析出后元素原子分數鈷基合金沉淀相析出后鉻、鉬、鎳、鎢、鈷、釩、鋯、鈦、鉭、鈮和鉿的原子分數按表3規定進行計算，將元素沉淀相析出后元素原子分數W+Mo≤6%W+Mo>6%鉻—D1是Cr的原子分數；—D6是B的原子分數；—D8是C的原子分數—D1是Cr的原子分數；—D6是B的原子分數鉬D3-0.75×D6-0.167×D8×D3/(D3+D14),將結果輸入E3欄，其中：—D3是Mo的原子分數；—D6是B的原子分數；—D8是C的原子分數；—D14是W的原子分數D3-0.75×D6-1.5×D8×D3/(D3+D14),將結果輸入E3欄，其中：—D3是Mo的原子分數；—D6是B的原子分數；—D8是C的原子分數；—D14是W的原子分數鎳—D19是Ni的原子分數；—D6是B的原子分數—D19是Ni的原子分數；—D6是B的原子分數；—D8是C的原子分數鎢D14-0.167×D8×D14/(D3+D14),將結果輸入E14欄，其中：—D14是W的原子分數；—D8是C的原子分數；—D3是Mo的原子分數D14-1.5×D8×D14/(D3+D14)將結果輸入E14欄，其中：—D14是W的原子分數；—D8是C的原子分數；—D3是Mo的原子分數鈷將D5結果輸入E5欄，其中：—D5是Co的原子分數—D5是Co的原子分數；—D8是C的原子分數釩—D13是V的原子分數；—D8是C的原子分數；—D2是Ti的原子分數；—D7是Zr的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D17是Hf的原子分數6GB／T31309—2020元素沉淀相析出后元素原子分數W+Mo≤6%W+Mo>6%鋯—D7是Zr的原子分數；—D8是C的原子分數；—D2是Ti的原子分數；—D13是V的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D16是Nb的原子分數；——D17是Hf的原子分數鈦—D2是Ti的原子分數；—D6是B的原子分數；—D7是Zr的原子分數；—D8是C的原子分數；—D13是V的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D17是Hf的原子分數鉭—D2是Ti的原子分數；—D7是Zr的原子分數；—D8是C的原子分數；—D13是V的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D17是Hf的原子分數鈮—D2是Ti的原子分數；—D7是Zr的原子分數；—D8是C的原子分數；—D13是V的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D17是Hf的原子分數7GB／T31309—2020元素沉淀相析出后元素原子分數W+Mo≤6%W+Mo>6%鉿—D2是Ti的原子分數；—D7是Zr的原子分數；—D8是C的原子分數；—D13是V的原子分數；—D15是Ta的原子分數；—D16是Nb的原子分數；—D17是Hf的原子分數將E欄的值相加獲得E欄的總和，然后分別用E欄中每種元素的值除以E欄的總和，將結果輸入到對應的F欄，得到固溶體元素原子分數。4.4計算電子空位數4.4.1用F欄中每種元素的固溶體元素原子分數乘以對應的G欄中的電子空位數，將結果輸入到對應的H欄中。4.4.2合金的電子空位數Nv是H欄輸入值的總和，修約到0.01單位。4.4.3鎳基合金電子空位數Nv矩陣計算實例參見附錄A。5結果應用當Nv不小于臨界值N,則合金趨于析出TCP相；當Nv小于臨界值N時，則認為合金組織是穩定的，不析出TCP相。臨界值N是不同合金不同狀態下通過試驗確定的，應用實例參見附錄B。8GB／T31309—2020附錄A（資料性附錄）A.1鎳基合金化學成分見表A.1。表A.1鎳基合金化學成分元素%元素%Cr8MnTiFeMoRuAlVCoW25BTaZrCHfSiReA.2鎳基合金電子空位數Nv矩陣計算實