ICS77.040.99 H 24 中华人民共和国国家标准 GB/T 31309—2020 代替GB/T31309—2014 铸造高温合金电子空位数计算方法 Calculation of electron vacancy number in cast superalloys 2020-12-01实施 2020-06-02发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T313092020 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T31309—2014《镍基高温合金电子空位数计算方法》，与GB/T31309—2014相 比，主要技术变化如下： 一增加了钻基铸造高温合金电子空位数计算方法（见2.2、2.4、3.2和4.2.2）； 4.2); 一删除了电子空位数矩阵中的铜元素，增加了钉元素，修改了镍元素的电子空位数（见表1.2014年 版的表1)； 增加了典型高温合金电子空位数计算和应用实例（见附录B）。 本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本标准起草单位：北京钢研高纳科技股份有限公司、钢铁研究总院、冶金工业信息标准研究院、中国 航发北京航空材料研究院、中国航发南方工业有限公司、中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司。 本标准主要起草人：吴剑涛、吴保平、李维、燕平、戴强、宋尽霞、李炼、李波、陈惠霞。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： GB/T31309—2014。 1 GB/T31309—2020 铸造高温合金电子空位数计算方法 1范围 本标准规定了铸造高温合金电子空位数的计算原理、计算步骤、计算方法和结果应用。 本标准适用于铸造高温合金母合金及铸件的电子空位数的计算。 2计算原理 2.1铸造高温合金强化元素种类多，且各合金元素饱和度高，易于析出对强度和塑性产生不利影响的 TCP相，该相主要包括a、u、Laves相等。这些相的析出规律与合金Y固溶体中合金元素的d层电子轨 道未充满的程度一即电子空位数有关。合金的电子空位数N，值采用式（1)计算： N,=m(N,) ..(1) 式中： N、—合金的电子空位数； mi 合金中固溶体的第i个元素的原子分数； （N）——第i个元素的电子空位数； n 合金固溶体中元素的数目。 2.2计算电子空位数时，应了解合金中的沉淀相。镍基铸造高温合金的沉淀相包括硼化物、碳化物和 相，钻基铸造高温合金沉淀相包括硼化物和碳化物。扣除这些沉淀相析出所占用的合金元素后，确定 丫固溶体成分，然后计算电子空位数 2.3镍基铸造高温合金电子空位数计算原则如下： a）镍、铬、钛和钼形成（Moo.5，Tio.15，Cro.25，Nio.1o）,B,硼化物，由此得到析出硼化物以后的元素剩 余含量。 b) 镍基合金中主要碳化物类型有MC、M23C和M.C。假设1/2C形成MC即（Hf,Ta，Nb，Ti， Zr,V)C,1/2C形成M23C，即Cr2（MoW),C[(W+Mo)≤6%时,或者M,C即NiCoz（Mo, W)，C[（W+Mo)>6%时].由此得到析出碳化物以后的元素剩余含量 剩余的铝、钛、铪、锯、钼、50%原始含量的钒以及3%原始含量的铬，与3倍的镍形成相，即Ni C美 （AlTi,Nb,Hf、Ta，0.5V,0.03Cr)，由此得到析出碳化物、硼化物及相以后的剩余固溶体成分。 d）利用式（1)计算剩余固溶体平均电子空位数N。 2.4钻基铸造高温合金电子空位数计算原则如下： a）镍、铬、钛和钼形成（Moo.5，Tio.15，Cro.25，Nio.1o）,Bz硼化物，由此得到析出硼化物以后的元素剩 余含量。 b) 钻基合金中主要碳化物类型有MC、M2sC和M.C。假设1/2C形成MC即（Hf,Ta,Nb，Ti， ZrV)C,1/2C形成M2:C即Cr2（Mo,W)2C[（W+Mo)≤6%时,或者M.C即NiCo2（Mo, W);C[（W十Mo)>6%时]，由此得到析出碳化物以后的元素剩余含量。 c）利用式（1)计算剩余固溶体平均电子空位数Nv。 1 GB/T 31309—2020 3计算步骤 3.1 镍基合金的电子空位数N应按以下顺序计算： a) 将每种元素的质量分数转换为原子分数； b) 计算硼化物和碳化物析出后的元素剩余含量； 计算相析出后的元素剩余含量； (p 计算剩余各元素在基体相中所占的原子百分数； 计算合金的电子空位数N。 3.2 2钻基合金的电子空位数N、应按以下顺序计算： a） 将每种元素的质量分数转换为原子分数； b) 计算硼化物和碳化物析出后的元素剩余含量； 计算剩余各元素在基体相中所占的原子百分数； (P 计算合金的电子空位数N。 3.3 建立与表1相似的矩阵，计算合金的电子空位数。 表1 计算合金的电子空位数N、的矩阵 析出后元素 固溶体元素 元素的电 合金的电 质量分 原子 质量分数 原子分数 原子分数 原子分数 子空位数 子空位数 栏目 数/% 质量 原子质量 /% 元素 1% mi (N.): m;(N.) A B c D E F G H 行1 Cr 52.00 4.66 行2 Ti 47.90 6.66 行3 Mo 95.94 4.66 行4 Al 26.98 7.66 行5 Co 58.93 1.71 行6 B 10.81 7.66 行7 Zr 91.22 6.66 行8 c 12.01 行9 IS 28.09 6.66 行10 Mn 54.94 3.66 行11 Fe 55.85 2.66 行12 Ru 101,07 2.66 行13 V 50.94 5.66 行14 W 183.85 4.66 行15 180.95 5.66 行16 Nb 92.91 5.66 行17 JH 178.49 6.66 2