Kanthal AF legering 837 resistohm alchrome Y fecral legering

Kanthal AF er en ferritisk jern-chrom-aluminium-legering (FeCrAl-legering) til brug ved temperaturer op til 1300°C (2370°F). Legeringen er kendetegnet ved fremragende oxidationsmodstand og meget god formstabilitet, hvilket resulterer i lang elementlevetid.

Kan-thal AF bruges typisk i elektriske varmeelementer i industriovne og husholdningsapparater.

Eksempler på anvendelser i apparatindustrien er i åbne glimmerelementer til brødristere, hårtørrere, i bugtende elementer til varmeblæsere og som åbne spoleelementer på fiberisoleringsmateriale i keramiske glastopvarmere i intervaller, i keramiske varmeapparater til kogeplader, spoler på formstøbte keramiske fibre til kogeplader med keramiske kogeplader, i ophængte spoleelementer til varmeblæsere, i ophængte lige trådelementer til radiatorer, konvektionsvarmere, i porcupine elementer til varmluftpistoler, radiatorer, tørretumblere.

Abstrakt I denne undersøgelse er korrosionsmekanismen for kommerciel FeCrAl-legering (Kanthal AF) under udglødning i nitrogengas (4.6) ved 900 °C og 1200 °C skitseret. Isotermiske og termocykliske tests med varierende totale eksponeringstider, opvarmningshastigheder og udglødningstemperaturer blev udført. Oxidationstest i luft og nitrogengas blev udført ved termogravimetrisk analyse. Mikrostrukturen er karakteriseret ved scanning elektronmikroskopi (SEM-EDX), Auger elektronspektroskopi (AES) og fokuseret ionstråle (FIB-EDX) analyse. Resultaterne viser, at progressionen af ​​korrosion finder sted gennem dannelsen af ​​lokaliserede underjordiske nitrideringsområder, sammensat af AlN-fasepartikler, hvilket reducerer aluminiumaktiviteten og forårsager skørhed og spallation. Processerne med Al-nitrid-dannelse og Al-oxid-skalvækst afhænger af udglødningstemperatur og opvarmningshastighed. Det blev fundet, at nitridering af FeCrAl-legeringen er en hurtigere proces end oxidation under udglødning i en nitrogengas med lavt oxygenpartialtryk og repræsenterer hovedårsagen til legeringsnedbrydning.

Introduktion FeCrAl-baserede legeringer (Kanthal AF ®) er velkendte 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 af ​​komponenter fremstillet af FeCrAl-baserede legeringer begrænses, hvis delene ofte udsættes for termiske cyklusser ved forhøjede temperaturer [2]. En af grundene til dette er, at det kedelstensdannende element, aluminium, forbruges i legeringsmatricen i undergrundsområdet på grund af den gentagne termochok-revnedannelse og reformering af aluminiumoxidskalaen. Hvis det resterende aluminiumindhold falder under kritisk koncentration, kan legeringen ikke længere reformere den beskyttende skala, hvilket resulterer i en katastrofal udbrudsoxidation ved dannelse af hurtigt voksende jernbaserede og krombaserede oxider [3,4]. Afhængigt af den omgivende atmosfære og permeabiliteten af ​​overfladeoxider kan dette lette yderligere intern oxidation eller nitridering og dannelse af uønskede faser i undergrundsområdet [5]. Han og Young har vist, at i aluminiumoxidskala, der danner Ni Cr Al-legeringer, udvikles et komplekst mønster af intern oxidation og nitridering [6,7] under termisk cyklus ved forhøjede temperaturer i en luftatmosfære, især i legeringer, der indeholder stærke nitriddannere som Al og Ti [4]. Chromoxidskæl er kendt for at være nitrogengennemtrængelige, og Cr2N dannes enten som et underskalalag eller som internt bundfald [8,9]. Denne effekt kan forventes at være mere alvorlig under termiske cyklusforhold, hvilket fører til oxidbelægningsrevner og reducerer dens effektivitet som en barriere for nitrogen [6]. Korrosionsadfærden er således styret af konkurrencen mellem oxidation, som 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 spallation af dette område på grund af højere termisk udvidelse af AlN-fasen sammenlignet med legeringsmatricen [9]. Når FeCrAl-legeringer udsættes for høje temperaturer i atmosfærer med oxygen eller andre oxygendonorer såsom H2O eller CO2, er oxidation den dominerende reaktion, og der dannes aluminabelægning, som er uigennemtrængeligt for oxygen eller nitrogen ved forhøjede temperaturer og giver beskyttelse mod deres indtrængen i legeringsmatrix. Men hvis den udsættes for en reduktionsatmosfære (N2+H2) og beskyttende aluminiumoxidskala-revner, starter en lokal brudoxidation ved dannelsen af ​​ikke-beskyttende Cr- og Ferich-oxider, som giver en gunstig vej for nitrogendiffusion ind i den ferritiske matrix og dannelse af AlN fase [9]. Den beskyttende (4.6) nitrogenatmosfære anvendes ofte ved industriel anvendelse af FeCrAl-legeringer. For eksempel er modstandsvarmere i varmebehandlingsovne med en beskyttende nitrogenatmosfære et eksempel på den udbredte anvendelse af FeCrAl-legeringer i et sådant miljø. Forfatterne rapporterer, at oxidationshastigheden af ​​FeCrAlY-legeringerne er betydeligt langsommere ved udglødning i en atmosfære med lavt iltpartialtryk [11]. Formålet med undersøgelsen var at bestemme, om udglødning i (99,996%) nitrogen (4,6) gas (Messer® spec. urenhedsniveau O2 + H2O < 10 ppm) påvirker korrosionsbestandigheden af ​​FeCrAl-legering (Kanthal AF), og i hvilket omfang det afhænger af på udglødningstemperaturen, dens variation (termisk cykling) og opvarmningshastighed.