(高清版)GB∕T 31309-2020 鑄造高溫合金電子空位數(shù)計(jì)算方法

ICS77.040.99代替GB/T31309—2014鑄造高溫合金電子空位數(shù)計(jì)算方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T31309—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T31309—2014《鎳基高溫合金電子空位數(shù)計(jì)算方法》,與GB/T31309—2014相——修改了鎳基鑄造高溫合金電子空位數(shù)計(jì)算方法(見2.2、2.3和4.2.1,2014年版的第2章和版的表1);——增加了典型高溫合金電子空位數(shù)計(jì)算和應(yīng)用實(shí)例(見附錄B)。本標(biāo)準(zhǔn)由全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC183)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：1GB/T31309—2020鑄造高溫合金電子空位數(shù)計(jì)算方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鑄造高溫合金電子空位數(shù)的計(jì)算原理、計(jì)算步驟、計(jì)算方法和結(jié)果應(yīng)用。本標(biāo)準(zhǔn)適用于鑄造高溫合金母合金及鑄件的電子空位數(shù)的計(jì)算。2計(jì)算原理2.1鑄造高溫合金強(qiáng)化元素種類多，且各合金元素飽和度高，易于析出對強(qiáng)度和塑性產(chǎn)生不利影響的相等。這些相的析出規(guī)律與合金γ固溶體中合金元素的d層電子軌道未充滿的程度———即電子空位數(shù)有關(guān)。合金的電子空位數(shù)N、值采用式(1)計(jì)算：式中：…N——合金的電子空位數(shù)；m;—合金中γ固溶體的第i個(gè)元素的原子分?jǐn)?shù)；(Nv);——第i個(gè)元素的電子空位數(shù)；n——合金γ固溶體中元素的數(shù)目。2.2計(jì)算電子空位數(shù)時(shí)，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y'相，鈷基鑄造高溫合金沉淀相包括硼化物和碳化物?？鄢@些沉淀相析出所占用的合金元素后，確定Y固溶體成分，然后計(jì)算電子空位數(shù)。2.3鎳基鑄造高溫合金電子空位數(shù)計(jì)算原則如下：a)鎳、鉻、鈦和鉬形成(Moo.5,Tio.15,Cro?5,Nio.10)?B?硼化物，由此得到析出硼化物以后的元素剩余含量。b)鎳基合金中主要碳化物類型有MC、M??Cs和M?C。假設(shè)1/2C形成MC即(Hf,Ta,Nb,Ti,Zr,V)C,1/2C形成M??C?即Cr??(Mo,W)?C?[(W+Mo)≤6%時(shí)],或者M(jìn)?C即NiCo?(Mo,W)?C[(W+Mo)>6%時(shí)],由此得到析出碳化物以后的元素剩余含量。d)利用式(1)計(jì)算剩余固溶體平均電子空位數(shù)Nv。2.4鈷基鑄造高溫合金電子空位數(shù)計(jì)算原則如下：a)鎳、鉻、鈦和鉬形成(Moo.5,Tio.15,Cro.25,Nio.10)?B?硼化物，由此得到析出硼化物以后的元素剩余含量。b)鈷基合金中主要碳化物類型有MC、M?sC?和M?C。假設(shè)1/2C形成MC即(Hf,Ta,Nb,Ti,Zr,V)C,1/2C形成M??C?即Cr??(Mo,W)?C?[(W+Mo)≤6%時(shí)],或者M(jìn)?C即NiCo?(Mo,W)?C[(W+Mo)>6%時(shí)],由此得到析出碳化物以后的元素剩余含量。c)利用式(1)計(jì)算剩余固溶體平均電子空位數(shù)Nv。2GB/T31309—20203計(jì)算步驟3.1鎳基合金的電子空位數(shù)N、應(yīng)按以下順序計(jì)算：a)將每種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換為原子分?jǐn)?shù)；b)計(jì)算硼化物和碳化物析出后的元素剩余含量；c)計(jì)算γ'相析出后的元素剩余含量；d)計(jì)算剩余各元素在基體γ相中所占的原子百分?jǐn)?shù)；e)計(jì)算合金的電子空位數(shù)N。3.2鈷基合金的電子空位數(shù)N、應(yīng)按以下順序計(jì)算：a)將每種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換為原子分?jǐn)?shù)；b)計(jì)算硼化物和碳化物析出后的元素剩余含量；c)計(jì)算剩余各元素在基體γ相中所占的原子百分?jǐn)?shù)；d)計(jì)算合金的電子空位數(shù)N。3.3建立與表1相似的矩陣，計(jì)算合金的電子空位數(shù)。表1計(jì)算合金的電子空位數(shù)N、的矩陣欄目元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%原子質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)/原子質(zhì)量原子分?jǐn)?shù)析出后元素原子分?jǐn)?shù)固溶體元素原子分?jǐn)?shù)m元素的電子空位數(shù)合金的電子空位數(shù)m;(Ny);ABCDEFGH行152.004.66行247.906.66行3Mo95.944.66行4Al26.98行558.93行6B行791.226.66行8C行928.096.66Mn54.94Fe55.852.662.66V50.94W4.66Nb92.91行17Hf6.663GB/T31309—2020表1(續(xù))元素質(zhì)量分原子質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)/原子質(zhì)量原子分?jǐn)?shù)析出后元素原子分?jǐn)?shù)固溶體元素原子分?jǐn)?shù)m元素的電子空位數(shù)合金的電子空位數(shù)m;(Ny)ABCDEFGH行18行19總和4計(jì)算方法4.1.1在A欄每行輸入每個(gè)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。合金中若無某種元素，則輸入0。將其他元素的質(zhì)量分4.1.2每種元素的質(zhì)量分?jǐn)?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D4.2沉淀相析出后元素原子分?jǐn)?shù)元素沉淀相析出后元素原子分?jǐn)?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，——D1是Cr的原子分?jǐn)?shù)；——D6是B的原子分?jǐn)?shù)；D8是C的原子分?jǐn)?shù)D1×0.97—0.375×D6,將結(jié)果輸入E1欄，其中：-D1是Cr的原子分?jǐn)?shù)；D6是B的原子分?jǐn)?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?jǐn)?shù)；—D6是B的原子分?jǐn)?shù)；——D8是C的原子分?jǐn)?shù)；-D14是W的原子分?jǐn)?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?jǐn)?shù)；D6是B的原子分?jǐn)?shù)；—D8是C的原子分?jǐn)?shù)；-D14是W的原子分?jǐn)?shù)4GB/T31309—2020表2(續(xù))元素沉淀相析出后元素原子分?jǐn)?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+D1×D6—0.5×D8×D2/(D2+D7+D13+D15+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，——D19是Ni的原子分?jǐn)?shù)；—D6是B的原子分?jǐn)?shù)；--D4是Al的原子分?jǐn)?shù)；——D1是Cr的原子分?jǐn)?shù)；——D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；—D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；-——D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；——D8是C的原子分?jǐn)?shù)；---D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)；—D13是V的原子分?jǐn)?shù)；D7是Zr的原子分?jǐn)?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/(D2十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?jǐn)?shù)；—D6是B的原子分?jǐn)?shù)；--—D4是Al的原子分?jǐn)?shù)；-—D1是Cr的原子分?jǐn)?shù)；—--—D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；———D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；----D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；———D8是C的原子分?jǐn)?shù)；—---D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)；——D13是V的原子分?jǐn)?shù)；D7是Zr的原子分?jǐn)?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?jǐn)?shù)；--—D8是C的原子分?jǐn)?shù)；D3是Mo的原子分?jǐn)?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?jǐn)?shù)；----D8是C的原子分?jǐn)?shù)；—D3是Mo的原子分?jǐn)?shù)鈷將D5結(jié)果輸入E5欄，其中：---D5是Co的原子分?jǐn)?shù)D5—D8,將結(jié)果輸入E5欄，其中：———D5是Co的原子分?jǐn)?shù)；—D8是C的原子分?jǐn)?shù)釩D13×0.5—0.5×D8×D13/(D2+D7+D13+D15+D16+D17),將結(jié)果輸入E13欄，其中：——D13是V的原子分?jǐn)?shù)；D8是C的原子分?jǐn)?shù)；--—D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；—D7是Zr的原子分?jǐn)?shù)；——D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；—D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；--D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)鋯D7—0.5×D8×D7/(D2+D7+D13+D15+D16+D17),將結(jié)果輸入E7欄，其中：--—D7是Zr的原子分?jǐn)?shù)；——D8是C的原子分?jǐn)?shù)；—D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；——D13是V的原子分?jǐn)?shù)；—D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)5GB/T31309—2020中。硼和碳的原子分?jǐn)?shù)E6和E8輸元素沉淀相析出后元素原子分?jǐn)?shù)W+Mo≤6%W+Mo>6%鉻D1—0.375×D6—1.75×D8,將結(jié)果輸入E1欄，其中：-——D1是Cr的原子分?jǐn)?shù)；-—D6是B的原子分?jǐn)?shù)；——D8是C的原子分?jǐn)?shù)D1—0.375×D6,將結(jié)果輸入E1欄，其中：-——D1是Cr的原子分?jǐn)?shù)；—D6是B的原子分?jǐn)?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?jǐn)?shù)；——D6是B的原子分?jǐn)?shù)；——D8是C的原子分?jǐn)?shù)；—D14是W的原子分?jǐn)?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?jǐn)?shù)；-—D6是B的原子分?jǐn)?shù)；-—D8是C的原子分?jǐn)?shù)；—D14是W的原子分?jǐn)?shù)鎳D19—0.15×D6,將結(jié)果輸入E19欄，其中：——D6是B的原子分?jǐn)?shù)D19—0.15×D6—0.5×D8,將結(jié)果輸入E19欄，其中：—D19是Ni的原子分?jǐn)?shù)；—D6是B的原子分?jǐn)?shù)；-D8是C的原子分?jǐn)?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?jǐn)?shù)；———D8是C的原子分?jǐn)?shù)；——D3是Mo的原子分?jǐn)?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?jǐn)?shù)；——D8是C的原子分?jǐn)?shù)；-D3是Mo的原子分?jǐn)?shù)鈷將D5結(jié)果輸入E5欄，其中：——D5是Co的原子分?jǐn)?shù)D5-D8,將結(jié)果輸入E5欄，其中：——D5是Co的原子分?jǐn)?shù)；D8是C的原子分?jǐn)?shù)釩D13—0.5×D8×(D13/(D2+D7+D13+D15+D16+D17)),將結(jié)果輸入E13欄，其中：——D13是V的原子分?jǐn)?shù)；——D8是C的原子分?jǐn)?shù)；—-—D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；—-—D7是Zr的原子分?jǐn)?shù)；—-—D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；—D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；—D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)6GB/T31309—2020元素沉淀相析出后元素原子分?jǐn)?shù)W+Mo≤6%W+Mo>6%鋯D7—0.5×D8×D7/(D2+D7+D13+D15+D16+D17),將結(jié)果輸入E7欄，其中：—--D7是Zr的原子分?jǐn)?shù)；———D8是C的原子分?jǐn)?shù)；--—D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；——D13是V的原子分?jǐn)?shù)；-——D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)鈦D2—0.225×D6—0.5×D8×D2/(D2+D7+D13+D15+D16+D17),將結(jié)果輸入E2欄，其中：———D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；—-—D6是B的原子分?jǐn)?shù)；-——D7是Zr的原子分?jǐn)?shù)；—--D8是C的原子分?jǐn)?shù)；——D13是V的原子分?jǐn)?shù)；—---D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；———D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；——D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)鉭D15—0.5×D8×D15/(D2+D7+D13+D15+D16+D17),將結(jié)果輸入E15欄，其中：——D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；———D7是Zr的原子分?jǐn)?shù)；--—D8是C的原子分?jǐn)?shù)；——D13是V的原子分?jǐn)?shù)；——D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；———D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；-——D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)鈮D16—0.5×D8×D16/(D2+D7+D13+D15+D16+D17),將結(jié)果輸入E16欄，其中：———D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；-——D7是Zr的原子分?jǐn)?shù)；———D8是C的原子分?jǐn)?shù)；—-D13是V的原子分?jǐn)?shù)；———D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；—--—D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；———D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)7GB/T31309—2020表3(續(xù))元素沉淀相析出后元素原子分?jǐn)?shù)W+Mo≤6%W+Mo>6%鉿D17—0.5×D8×D17/(D2+D7+D13+D15+D16+D17),將結(jié)果輸入E17欄，其中：-——D2是Ti的原子分?jǐn)?shù)；—D7是Zr的原子分?jǐn)?shù)；-——D8是C的原子分?jǐn)?shù)；———D13是V的原子分?jǐn)?shù)；-—D15是Ta的原子分?jǐn)?shù)；——D16是Nb的原子分?jǐn)?shù)；—D17是Hf的原子分?jǐn)?shù)4.3計(jì)算剩余γ固溶體元素原子分?jǐn)?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4.4計(jì)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?jǐn)?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)4.4.2合金的電子空位數(shù)N、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)N、矩陣計(jì)算實(shí)例參見附錄A。5結(jié)果應(yīng)用當(dāng)N、不小于臨界值NS,則合金趨于析出TCP相；當(dāng)N、小于臨界值NS時(shí)，則認(rèn)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(yàn)確定的，應(yīng)用實(shí)例參見附錄B。8GB/T31309—2020(資料性附錄)鎳基合金電子空位數(shù)N、矩陣計(jì)算實(shí)例A.1鎳基合金化學(xué)成分見表A.1。元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%Mn0.03Fe0.35Mo0.00AlV0.008.50WB0.010.04Nb0.00C0.17Hf0.000.030.00A.2鎳基合金電子空位數(shù)N、矩陣計(jì)算實(shí)例見表A.2。元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%原子質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)/原子質(zhì)量原子析出后元素原子分?jǐn)?shù)/%固溶體元素元素的電子空位數(shù)合金的電子空位數(shù)m,(Nv);ABCDEFGH行152.000.30380.17140.15210.30784.66行247.900.07200.04060.00000.00006.660.0000行3Mo95.940.01720.00970.00860.01734.660.0808行4Al26.980.12790.07210.00000.00000.0000行58.5058.930.14420.08140.08140.16470.2816行6B0.010.00090.00050.00000.00000.0000行70.0491.220.00040.00020.00020.00056.660.0030行8C0.170.01420.00800.00000.00000.000.000-0行90.0328.090.00110.00060.00060.00126.660.0081Mn0.0354.940.000.50.00030.00030.00060.0023Fe0.3555.850.00630.00350.00350.00722.660.01900.000.00000.00000.00000.00002.660.00009GB/T31309—2020欄目元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%原子質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)/原子質(zhì)量原子析出后元素