Kanthal AF legering 837 Resistohm Alchrome y Fecral Alloy

Kanthal AF er en ferritisk jern-krom-aluminiumlegering (FECRAL-legering) til brug ved temperaturer op til 1300 ° C (2370 ° F). Legeringen er kendetegnet ved fremragende oxidationsmodstand og meget god form stabilitet, hvilket resulterer i lang element levetid.

Kan-thal AF bruges typisk i elektriske opvarmningselementer i industrielle ovne og husholdningsapparater.

Example of applications in the appliance industry are in open mica elements for toasters, hair dryers, in meander shaped elements for fan heaters and as open coil elements on fibre insulating material in ceramic glass top heaters in ranges, in ceramic heaters for boiling plates, coils on molded ceramic fibre for cooking plates with ceramic hobs, in suspended coil elements for fan heaters, in suspended straight wire elements for radiators, Konvektionsvarmere, i piggsvinelementer til varme luftvåben, radiatorer, tørretumblere.

Abstrakt i den nuværende undersøgelse er korrosionsmekanismen for kommerciel fekral legering (Kanthal AF) under udglødning i nitrogengas (4,6) ved 900 ° C og 1200 ° C skitseret. Isotermiske og termo-cykliske tests med forskellige samlede eksponeringstider, opvarmningshastigheder og udglødningstemperaturer blev udført. Oxidationstest i luft- og nitrogengas blev udført ved termogravimetrisk analyse. Mikrostrukturen er kendetegnet ved scanning af elektronmikroskopi (SEM-EDX), Auger Electron Spectroscopy (AES) og fokuseret ionstråle (FIB-EDX) analyse. Resultaterne viser, at progressionen af ​​korrosion finder sted gennem dannelsen af ​​lokaliserede nitridationsregioner under jorden, sammensat af ALN -fasepartikler, hvilket reducerer aluminiumsaktiviteten og forårsager omfavnelse og spallation. Processerne med dannelse af al-nitrid og vækst i al-oxid skala afhænger af annealingstemperatur og opvarmningshastighed. Det blev fundet, at nitridering af den fekrale legering er en hurtigere proces end oxidation under annealing i en nitrogengas med lavt ilt -delvist tryk og repræsenterer den vigtigste årsag til nedbrydning af legering.

Introduktion Fecral -baserede legeringer (Kanthal AF ®) er velkendt for deres overlegne oxidationsmodstand ved forhøjede temperaturer. Denne fremragende egenskab er relateret til dannelsen af ​​termodynamisk stabil aluminiumoxidskala på overfladen, som beskytter materialet mod yderligere oxidation [1]. På trods af overlegne korrosionsbestandighedsegenskaber kan levetiden for de komponenter, der er fremstillet af FECRAL -baserede legeringer, være begrænset, hvis delene ofte udsættes for termisk cykling ved forhøjede temperaturer [2]. En af grundene til dette er, at skala-dannende element, aluminium, forbruges i legeringsmatrixen i underjordisk område på grund af den gentagne termo-shock-krakning og reformering af aluminiumoxidskalaen. Hvis det resterende aluminiumsindhold falder under kritisk koncentration, kan legeringen ikke længere reformere den beskyttende skala, hvilket resulterer i en katastrofal udbryderoxidation ved dannelse af hurtigt voksende jernbaserede og krombaserede oxider [3,4]. Afhængig af den omgivende atmosfære og permeabilitet af overfladeoxider kan dette lette yderligere intern oxidation eller nitridering og dannelse af uønskede faser i underjordisk region [5]. Han og Young har vist, at i aluminiumoxidskala, der danner ni cr al -legeringer, udvikler et komplekst mønster af intern oxidation og nitridering [6,7] under termisk cykling ved forhøjede temperaturer i en luftatmosfære, især i legeringer, der indeholder stærke nitridformere som Al og Ti [4]. Kromoxidskalaer vides at være nitrogenpermeabel, og CR2 N danner enten som et underskala lag eller som internt bundfald [8,9]. Denne effekt kan forventes at være mere alvorlig under termiske cykelbetingelser, der fører til revner i oxidskala og reducerer dets effektivitet som en barriere for nitrogen [6]. Korrosionsadfærden styres således af konkurrencen mellem oxidation, hvilket fører til den beskyttende aluminiumoxiddannelse/vedligeholdelse, og nitrogenindtrængning, der fører til intern nitridering af legeringsmatrixen ved dannelse af Aln -fase [6,10], hvilket fører til spallationen af ​​den region på grund af højere termisk ekspansion af ALN -fasen sammenlignet med alloyen [9]. Ved udsættelse af fekrale legeringer for høje temperaturer i atmosfærer med ilt eller andre iltdonorer, såsom H2O eller CO2, er oxidation den dominerende reaktion, og aluminiumoxidskalaformer, som er uigennemtrængelig for ilt eller nitrogen ved forhøjede temperaturer og giver beskyttelse mod deres indtrængen i legeringsmatrixen. Men hvis den udsættes for reduktionsatmosfære (N2+H2) og beskyttende aluminiumoxidskala-revne, starter en lokal udbryderoxidation ved dannelsen af ​​ikke-beskyttende CR og Ferichoxider, som giver en gunstig sti til nitrogendiffusion til den ferritiske matrix og dannelse af Aln-fase [9]. Den beskyttende (4.6) nitrogenatmosfære anvendes ofte i den industrielle anvendelse af fekrale legeringer. For eksempel er modstandsvarmere i varmebehandlingsovne med en beskyttende nitrogenatmosfære et eksempel på den udbredte anvendelse af fekrale legeringer i et sådant miljø. Forfatterne rapporterer, at oxidationshastigheden for fecraly -legeringerne er betydeligt langsommere, når de udglødes i en atmosfære med lavt ilt -delvis tryk [11]. Formålet med undersøgelsen var at afgøre, om annealing i (99,996%) nitrogen (4.6) gas (Messer® spec. Urenhedsniveau O2 + H2O <10 ppm) påvirker korrosionsbestandigheden af ​​fecral legering (Kanthal AF), og i hvilken udstrækning det afhænger af afglødningstemperaturen, dens variation (termal-cycling) og opvarmningsgrad.