中华人民共和国国家标准
GB/T31309-2020代替GB/T313092014
铸造高温合金电子空位数计算方法
国家标准化管理委员会 国家市场监督管理总局 发布
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：
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）；-修改了镍基铸造高温合金电子空位数计算方法（见2.2、2.3和4.2.1，2014年版的第2章和4.2):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)：
一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
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/T 313092014.
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铸造高湿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、μ、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：
( )
式中：
m.-合金中Y固溶体的第i个元素的原子分数； N、合金的电子空位数；（N）一第个元素的电子空位数；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Y固溶体成分，然后计算电子空位数. Y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
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（Mo，Ti，Crs，Ni）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 MC和M C.假设1/2C形成MC即（Hf，Ta，Nb，Ti， Zr V)C 1/2C形成M C即 Cr（Mo W)C[(WMo)≤6%时]，或者MC即 NiCo(Mo，W）C[（WMo）>6%时]，由此得到析出碳化物以后的元素剩余含量.c）剩余的铝、钛、铪、锯、钮、50%原始含量的钒以及3%原始含量的铬，与3倍的镍形成Y相，即Ni（Al，Ti，Nb，Hf、Ta，0.5V，0.03Cr），由此得到析出碳化物、硼化物及y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（Mo，Tiais，Cras，Ni）B硼化物，由此得到析出硼化物以后的元素剩余含量.b）错基合金中主要碳化物类型有MC、MC和M.C.假设1/2C形成MC即（Hf，Ta，Nb，Ti，Zr V)C，1/2C形成M C即 Cr（Mo，W）;C、[（WMo）≤6%时]，或者MC即 NiCo（Mo，c）利用式（1）计算剩余固溶体平均电子空位数N. W) C[（WMo）>6%时].由此得到析出碳化物以后的元素剩余含量.
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；c）计算y相析出后的元素剩余含量：d）计算剩余各元素在基体Y相中所占的原子百分数：e）计算合金的电子空位数N.
3.2错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；c）计算剩余各元素在基体Y相中所占的原子百分数；d）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
质量分 原子 质量分数/ 原子分数 析出后元素 固溶体元素 元素的电 合金的电栏目 元素 数/% 质量 原子质量 7% 原子分数 原子分数 子空位数 (N.). (N.). 子空位数A B C D /% E m. F G H行1 Cr 52 00 4 66行2 T 47 90 6 66行3 Mo 95 94 4 66行4 A1 26 98 7 66行5 Co 58 93 1.71行6 B 10.81 7.66行7 91.22 6.66行8 c 12 01行9 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 50 94 5 66行14 w 183 85 4 66行15 Ta 180 95 5 66行16 Nb 92.91 5 66行17 Hf 178 49 6 66
表1（续）
析出后元素固溶体元素 元素的电 合金的电栏目 元素 质量分 数/% 原子 质量 质量分数/ 原子质量 原子分数 /% 原子分数 原子分数 子空位数 子空位数D /% m (N.) m (N.)行18 Re A 186.21 B c E F 4 66 G H行19 Ni 0 66总和 58 71
4计算方法
4.1原子分数
4.1.1在A栏每行输人每个元素的质量分数.合金中若无某种元素，则输入0.将其他元素的质量分数相加，用100减去总数，确定镍或错的质量分数.
4.1.2每种元素的质量分数（A栏）除以其对应的原子质量（B栏），然后将所得结果填入表中的C栏.将C栏的值相加获得C栏的总和，然后分别用C栏中每种元素的值除以C栏的总和，将该值输入D栏，得到元素的原子分数.
4.2沉淀相析出后元素原子分数
4.2.1镍基合金沉淀相析出后元素原子分数
镍基合金沉淀相析出后铬、钼、镍、钨、钻、钒和锆的原子分数按表2规定进行计算，将结果输人相应的E1、E3、E19、E14、E5、E13和E7中.钛、铝、硼、碳、钮、锯和铪的原子分数E2、E4、E6、E8、E15、E16和E17输人0.硅、锰、铁、钉和镶的原子分数E9、E10、E11、E12和E18直接输人相应行中D9、D10、D11 D12 和D18的值.
表2镍基合金沉淀相析出后铬、钼、镍、钨、钴、钒和锆元素原子分数
沉淀相析出后元素原子分数元素 WMo≤6% W Mo>6%D1×0 970.375×D61.75×D8，将结果输人E1 栏. D1×0.97-0.375×D6，将结果输入E1栏.铬 其中： -D1是Cr的原子分数； 其中：D6是B的原子分数： DI是Cr的原子分数； D6是 B 的原子分数-D8是C的原子分数D30 75 × D60 167× ID8× D3/(D3D14) 将结果输D30.75× D61 5×D8× D3/(D3D14) 将结果输 入E3栏，其中： 人E3栏，其中：钳 D3是Ma的原子分数： 一D3是Mo的原子分数；-D6是B的原子分数： D6是B的原子分数；-DS是C的原子分数； -D14是W的原子分数 -D8是C的原子分数； D14是W的原子分数
