Kanthal AF legering 837 resistohm alchrome Y fecral legering

Kanthal AF er en ferritisk jern-krom-aluminium-legering (FeCrAl-legering) for bruk ved temperaturer opp til 1300°C (2370°F). Legeringen kjennetegnes av utmerket oksidasjonsmotstand og meget god formstabilitet 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 i åpne glimmerelementer for brødristere, hårfønere, i meanderformede elementer for varmevifter og som åpne spoleelementer på fiberisolasjonsmateriale i keramiske toppvarmere i glass, i keramiske varmeovner for kokeplater, spiraler på støpt keramisk fiber for kokeplater med keramiske kokeplater, i opphengte spoleelementer for varmevifter, i opphengte retttrådselementer for radiatorer, konveksjonsvarmer, i piggsvinelementer for varmluftpistoler, radiatorer, tørketromler.

Sammendrag I denne studien er korrosjonsmekanismen til kommersiell FeCrAl-legering (Kanthal AF) under utglødning i nitrogengass (4.6) ved 900 °C og 1200 °C skissert. 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 preget av skanningselektronmikroskopi (SEM-EDX), Auger-elektronspektroskopi (AES) og fokusert ionestråleanalyse (FIB-EDX). Resultatene viser at korrosjonsprogresjonen skjer gjennom dannelsen av lokaliserte underjordiske nitrideringsregioner, sammensatt av AlN-fasepartikler, som reduserer aluminiumaktiviteten og forårsaker sprøhet og spalling. Prosessene for dannelse av al-nitrid og vekst av al-oksidskala avhenger av utglødningstemperatur 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 legeringsdegradering.

Introduksjon FeCrAl-baserte legeringer (Kanthal AF ®) er velkjente for sin overlegne oksidasjonsmotstand ved høye temperaturer. Denne utmerkede egenskapen er relatert til dannelsen av termodynamisk stabil aluminabelegg på overflaten, som beskytter materialet mot ytterligere oksidasjon [1]. Til tross for overlegne korrosjonsmotstandsegenskaper, kan levetiden til komponentene produsert av FeCrAl-baserte legeringer begrenses hvis delene ofte utsettes for termisk syklus ved høye temperaturer [2]. En av grunnene til dette er at det avleiringsdannende elementet, aluminium, forbrukes i legeringsmatrisen i undergrunnsområdet på grunn av den gjentatte termosjokksprekken og reformeringen av aluminabelegget. Hvis det gjenværende aluminiuminnholdet synker under kritisk konsentrasjon, kan legeringen ikke lenger reformere den beskyttende skalaen, noe som resulterer i en katastrofal utbrytende oksidasjon ved dannelse av raskt voksende jernbaserte og krombaserte oksider [3,4]. Avhengig av den omkringliggende atmosfæren og permeabiliteten til overflateoksider kan dette lette ytterligere intern oksidasjon eller nitridering og dannelse av uønskede faser i undergrunnsområdet [5]. Han og Young har vist at i aluminiumoksydskala som danner Ni Cr Al-legeringer, utvikles et komplekst mønster av intern oksidasjon og nitridering [6,7] under termisk syklus ved forhøyede temperaturer i en luftatmosfære, spesielt i legeringer som inneholder sterke nitriddannere som Al og Ti [4]. Kromoksidavleiringer er kjent for å være nitrogenpermeable, og Cr2N dannes enten som et underskalalag eller som internt bunnfall [8,9]. Denne effekten kan forventes å være mer alvorlig under termiske syklusforhold som fører til sprekkdannelse av oksidbelegg og reduserer effektiviteten som en barriere mot nitrogen [6]. Korrosjonsadferden styres dermed av konkurransen mellom oksidasjon, som fører til den beskyttende aluminadannelsen/vedlikeholdet, og nitrogeninntrenging som fører til intern nitridering av legeringsmatrisen ved dannelse av AlN-fase [6,10], som fører til spallering av dette 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 oksygengivere som H2O eller CO2, er oksidasjon den dominerende reaksjonen, og det dannes aluminabelegg, som er ugjennomtrengelig for oksygen eller nitrogen ved høye temperaturer og gir beskyttelse mot inntrengning i legeringsmatrise. Men hvis den utsettes for reduksjonsatmosfære (N2+H2), og beskyttende aluminiumoksydskala-sprekker, starter en lokal utbrytende oksidasjon ved dannelse av ikke-beskyttende Cr- og Ferich-oksider, som gir en gunstig vei for nitrogendiffusjon inn i den ferritiske matrisen og dannelsen. av AlN-fasen [9]. Den beskyttende (4.6) nitrogenatmosfæren brukes ofte i industriell påføring av FeCrAl-legeringer. For eksempel er motstandsvarmere i varmebehandlingsovner med en beskyttende nitrogenatmosfære et eksempel på den utbredte bruken av FeCrAl-legeringer i et slikt miljø. Forfatterne rapporterer at oksidasjonshastigheten til FeCrAlY-legeringene er betydelig langsommere ved gløding i en atmosfære med lavt oksygenpartialtrykk [11]. Målet med studien var å fastslå om utglødning i (99,996 %) nitrogen (4,6) gass (Messer®-spes. urenhetsnivå O2 + H2O < 10 ppm) påvirker korrosjonsmotstanden til FeCrAl-legering (Kanthal AF) og i hvilken grad det avhenger på glødetemperaturen, dens variasjon (termisk syklus) og oppvarmingshastighet.