Kanthal AF-legering 837 resistohm alkrom Y fekallegering

Kanthal AF er en ferritisk jern-krom-aluminiumlegering (FeCrAl-legering) for bruk ved temperaturer opptil 1300 °C (2370 °F). Legeringen kjennetegnes av utmerket oksidasjonsmotstand og svært god formstabilitet, noe som resulterer i lang levetid for elementet.

Kan-thal AF brukes vanligvis i elektriske varmeelementer i industrielle ovner og husholdningsapparater.

Eksempler på bruksområder i apparatindustrien er åpne glimmerelementer for brødristere og hårfønere, meanderformede elementer for vifteovner og åpne spiralelementer på fiberisolerende materiale i keramiske glassplater i komfyrer, keramiske varmeovner for kokeplater, spiraler på støpt keramisk fiber for kokeplater med keramiske kokeplater, opphengte spiralelementer for vifteovner, opphengte rette trådelementer for radiatorer, konveksjonsovner, og pinnsvinelementer for varmluftspistoler, radiatorer og tørketromler.

Sammendrag I denne studien skisseres korrosjonsmekanismen til kommersiell FeCrAl-legering (Kanthal AF) under gløding i nitrogengass (4.6) ved 900 °C og 1200 °C. Isotermiske og termosykliske tester med varierende totale eksponeringstider, oppvarmingshastigheter og glødetemperaturer ble utført. Oksidasjonstest i luft og nitrogengass ble utført ved termogravimetrisk analyse. Mikrostrukturen er karakterisert ved skanningselektronmikroskopi (SEM-EDX), Auger-elektronspektroskopi (AES) og fokusert ionestråleanalyse (FIB-EDX). Resultatene viser at korrosjonsprogresjonen skjer gjennom dannelsen av lokaliserte nitrideringsregioner under overflaten, bestående av AlN-fasepartikler, noe som reduserer aluminiumaktiviteten og forårsaker forsprøhet og avskalling. Prosessene for Al-nitriddannelse og Al-oksid-skalavekst avhenger av glødetemperatur og oppvarmingshastighet. Det ble funnet at nitridering av FeCrAl-legeringen er en raskere prosess enn oksidasjon under gløding i en nitrogengass med lavt oksygenpartialtrykk, og representerer hovedårsaken til legeringsnedbrytning.

Innledning FeCrAl-baserte legeringer (Kanthal AF ®) er velkjente for sin overlegne oksidasjonsmotstand ved forhøyede temperaturer. Denne utmerkede egenskapen er relatert til dannelsen av termodynamisk stabile alumina-skalaer på overflaten, som beskytter materialet mot ytterligere oksidasjon [1]. Til tross for overlegne korrosjonsbestandighetsegenskaper, kan levetiden til komponenter produsert av FeCrAl-baserte legeringer begrenses hvis delene ofte utsettes for termisk sykling ved forhøyede temperaturer [2]. En av grunnene til dette er at det skaaldannende elementet, aluminium, forbrukes i legeringsmatrisen i undergrunnen på grunn av gjentatt termosjokksprekkdannelse og reformering av alumina-skalaen. Hvis det gjenværende aluminiuminnholdet synker under kritisk konsentrasjon, kan legeringen ikke lenger reformere den beskyttende skalaen, noe som resulterer i en katastrofal bryteoksidasjon ved dannelse av raskt voksende jernbaserte og krombaserte oksider [3,4]. Avhengig av den omkringliggende atmosfæren og permeabiliteten til overflateoksider, kan dette legge til rette for ytterligere intern oksidasjon eller nitridering og dannelse av uønskede faser i undergrunnen [5]. Han og Young har vist at i NiCrAl-legeringer som danner aluminaflak, utvikles et komplekst mønster av intern oksidasjon og nitridering [6,7] under termisk sykling ved forhøyede temperaturer i en luftatmosfære, spesielt i legeringer som inneholder sterke nitriddannere som Al og Ti [4]. Kromoksidflak er kjent for å være nitrogenpermeable, og Cr2N dannes enten som et underlag eller som et internt utfelling [8,9]. Denne effekten kan forventes å være mer alvorlig under termiske syklingsforhold som fører til sprekkdannelser i oksidflak og reduserer dens effektivitet som en barriere mot nitrogen [6]. Korrosjonsoppførselen styres dermed av konkurransen mellom oksidasjon, som fører til dannelse/vedlikehold av beskyttende alumina, og nitrogeninntrengning som fører til intern nitridering av legeringsmatrisen ved dannelse av AlN-fase [6,10], som fører til avskalling av det området på grunn av høyere termisk ekspansjon av AlN-fasen sammenlignet med legeringsmatrisen [9]. Når FeCrAl-legeringer utsettes for høye temperaturer i atmosfærer med oksygen eller andre oksygendonorer som H2O eller CO2, er oksidasjon den dominerende reaksjonen, og det dannes alumina-avleiringer som er ugjennomtrengelige for oksygen eller nitrogen ved forhøyede temperaturer og gir beskyttelse mot at de trenger inn i legeringsmatrisen. Men hvis de utsettes for reduksjonsatmosfære (N2+H2) og beskyttende alumina-avleiringer, starter en lokal brytoksidasjon ved dannelse av ikke-beskyttende Cr- og Ferich-oksider, som gir en gunstig vei for nitrogendiffusjon inn i den ferrittiske matrisen og dannelse av AlN-fase [9]. Den beskyttende (4.6) nitrogenatmosfæren brukes ofte i industriell anvendelse av FeCrAl-legeringer. For eksempel er motstandsvarmere i varmebehandlingsovner med en beskyttende nitrogenatmosfære et eksempel på den utbredte anvendelsen av FeCrAl-legeringer i et slikt miljø. Forfatterne rapporterer at oksidasjonshastigheten til FeCrAlY-legeringene er betydelig lavere ved gløding i en atmosfære med lavt oksygenpartialtrykk [11]. Målet med studien var å avgjøre om gløding i (99,996 %) nitrogengass (4,6) (Messer®-spesifikasjon forurensningsnivå O2 + H2O < 10 ppm) påvirker korrosjonsmotstanden til FeCrAl-legering (Kanthal AF) og i hvilken grad det avhenger av glødetemperaturen, dens variasjon (termisk sykling) og oppvarmingshastighet.