GB∕T 31309-2020 鑄造高溫合金電子空位數(shù)計算方法

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(shù)計算方法C2020-06-02發(fā)布2020-12-01實施國家市場監(jiān)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(guī)則起草。本標準代替GB/T31309—2014《鎳基高溫合金電子空位數(shù)計算方法》，與GB/T31309—2014相比，主要技術(shù)變化如下：—增加了鈷基鑄造高溫合金電子空位數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)（見表1,2014年版的表1);—增加了典型高溫合金電子空位數(shù)計算和應(yīng)用實例（見附錄B)。本標準由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出。本標準由全國鋼標準化技術(shù)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(yè)信息標準研究院、中國航發(fā)北京航空材料研究院、中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司、中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)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(fā)布情況為：—GB/T31309—2014。1GB／T31309—2020鑄造高溫合金電子空位數(shù)計算方法本標準規(guī)定了鑄造高溫合金電子空位數(shù)的計算原理、計算步驟、計算方法和結(jié)果應(yīng)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(shù)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(chǎn)生不利影響的道未充滿的程度—即電子空位數(shù)有關(guān)。合金的電子空位數(shù)Nv值采用式(1)計算：ii式中：Nv—合金的電子空位數(shù)；iNv)i—i2.2計算電子空位數(shù)時，應(yīng)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(shù)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(shè)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(shù)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(shù)Nv應(yīng)按以下順序計算：Nv。3.2鈷基合金的電子空位數(shù)Nv應(yīng)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(shù)。欄目元素質(zhì)量分數(shù)/%原子質(zhì)量質(zhì)量分數(shù)/原子質(zhì)量原子分數(shù)/%析出后元素原子分數(shù)/%固溶體元素原子分數(shù)i元素的電子空位數(shù)（Nv)i合金的電子空位數(shù)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(zhì)量分數(shù)/%原子質(zhì)量質(zhì)量分數(shù)/原子質(zhì)量原子分數(shù)/%析出后元素原子分數(shù)/%固溶體元素原子分數(shù)i元素的電子空位數(shù)（Nv)i合金的電子空位數(shù)ABCDEFGHReNi總和4計算方法4.1.1在A欄每行輸入每個元素的質(zhì)量分數(shù)。合金中若無某種元素，則輸入0。將其他元素的質(zhì)量分數(shù)相加，用100減去總數(shù)，確定鎳或鈷的質(zhì)量分數(shù)。4.1.2每種元素的質(zhì)量分數(shù)(A欄）除以其對應(yīng)的原子質(zhì)量(B欄然后將所得結(jié)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(shù)。4.2沉淀相析出后元素原子分數(shù)4.2.1鎳基合金沉淀相析出后元素原子分數(shù)鎳基合金沉淀相析出后鉻、鉬、鎳、鎢、鈷、釩和鋯的原子分數(shù)按表2規(guī)定進行計算，將結(jié)果輸入相應(yīng)和E17輸入0。硅、錳、鐵、釕和錸的原子分數(shù)E9、E10、E11、E12和E18直接輸入相應(yīng)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(shù)元素沉淀相析出后元素原子分數(shù)W+Mo≤6%W+Mo>6%鉻D1×0.97-0.375×D6-1.75×D8,將結(jié)果輸入E1欄，其中：—D1是Cr的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)D1×0.97-0.375×D6,將結(jié)果輸入E1欄，其中：—D1是Cr的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)鉬D3-0.75×D6-0.167×D8×D3/(D3+D14),將結(jié)果輸入E3欄，其中：—D3是Mo的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D14是W的原子分數(shù)D3-0.75×D6-1.5×D8×D3/(D3+D14),將結(jié)果輸入E3欄，其中：—D3是Mo的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D14是W的原子分數(shù)GB／T31309—2020表2（續(xù)）元素沉淀相析出后元素原子分數(shù)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(jié)果輸入E19欄，其中：—D19是Ni的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D4是Al的原子分數(shù)；—D1是Cr的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D2是Ti的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)；—D13是V的原子分數(shù)；—D7是Zr的原子分數(shù)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(jié)果輸入E19欄，其中：—D19是Ni的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D4是Al的原子分數(shù)；—D1是Cr的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D2是Ti的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)；—D13是V的原子分數(shù)；—D7是Zr的原子分數(shù)鎢D14-0.167×D8×D14/(D3+D14),將結(jié)果輸入E14欄，其中：—D14是W的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D3是Mo的原子分數(shù)D14-1.5×D8×D14/(D3+D14),將結(jié)果輸入E14欄，其中：—D14是W的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D3是Mo的原子分數(shù)鈷將D5結(jié)果輸入E5欄，其中：—D5是Co的原子分數(shù)—D5是Co的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)釩—D13是V的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D2是Ti的原子分數(shù)；—D7是Zr的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)鋯—D7是Zr的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D2是Ti的原子分數(shù)；—D13是V的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)45GB／T31309—20204.2.2鈷基合金沉淀相析出后元素原子分數(shù)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(shù)按表3規(guī)定進行計算，將元素沉淀相析出后元素原子分數(shù)W+Mo≤6%W+Mo>6%鉻—D1是Cr的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)—D1是Cr的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)鉬D3-0.75×D6-0.167×D8×D3/(D3+D14),將結(jié)果輸入E3欄，其中：—D3是Mo的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D14是W的原子分數(shù)D3-0.75×D6-1.5×D8×D3/(D3+D14),將結(jié)果輸入E3欄，其中：—D3是Mo的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D14是W的原子分數(shù)鎳—D19是Ni的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)—D19是Ni的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)鎢D14-0.167×D8×D14/(D3+D14),將結(jié)果輸入E14欄，其中：—D14是W的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D3是Mo的原子分數(shù)D14-1.5×D8×D14/(D3+D14)將結(jié)果輸入E14欄，其中：—D14是W的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D3是Mo的原子分數(shù)鈷將D5結(jié)果輸入E5欄，其中：—D5是Co的原子分數(shù)—D5是Co的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)釩—D13是V的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D2是Ti的原子分數(shù)；—D7是Zr的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)6GB／T31309—2020元素沉淀相析出后元素原子分數(shù)W+Mo≤6%W+Mo>6%鋯—D7是Zr的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D2是Ti的原子分數(shù)；—D13是V的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；——D17是Hf的原子分數(shù)鈦—D2是Ti的原子分數(shù)；—D6是B的原子分數(shù)；—D7是Zr的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D13是V的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)鉭—D2是Ti的原子分數(shù)；—D7是Zr的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D13是V的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)鈮—D2是Ti的原子分數(shù)；—D7是Zr的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D13是V的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)7GB／T31309—2020元素沉淀相析出后元素原子分數(shù)W+Mo≤6%W+Mo>6%鉿—D2是Ti的原子分數(shù)；—D7是Zr的原子分數(shù)；—D8是C的原子分數(shù)；—D13是V的原子分數(shù)；—D15是Ta的原子分數(shù)；—D16是Nb的原子分數(shù)；—D17是Hf的原子分數(shù)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(jié)果輸入到對應(yīng)的F欄，得到固溶體元素原子分數(shù)。4.4計算電子空位數(shù)4.4.1用F欄中每種元素的固溶體元素原子分數(shù)乘以對應(yīng)的G欄中的電子空位數(shù)，將結(jié)果輸入到對應(yīng)的H欄中。4.4.2合金的電子空位數(shù)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(shù)Nv矩陣計算實例參見附錄A。5結(jié)果應(yīng)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(wěn)定的，不析出TCP相。臨界值N是不同合金不同狀態(tài)下通過試驗確定的，應(yīng)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(shù)Nv矩陣計算實