Kanthal AF-legering 837 resistohm alchrome Y fekallegering

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 oxidationsbestandighed og meget god formstabilitet, hvilket resulterer i lang levetid for elementet.

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

Eksempler på anvendelser i apparatindustrien er åbne glimmerelementer til brødristere, hårtørrere, mænderformede elementer til varmeblæsere og åbne spiralelementer på fiberisoleringsmateriale i keramiske glasplader i komfurer, keramiske varmeapparater til kogeplader, spiraler på støbt keramisk fiber til kogeplader med keramiske kogeplader, ophængte spiralelementer til varmeblæsere, ophængte lige trådelementer til radiatorer, konvektionsvarmere, pindsvinelementer til varmluftpistoler, radiatorer og tørretumblere.

Resumé I den foreliggende undersøgelse beskrives korrosionsmekanismen for kommerciel FeCrAl-legering (Kanthal AF) under udglødning i nitrogengas (4.6) ved 900 °C og 1200 °C. Isotermiske og termocykliske tests med varierende samlede eksponeringstider, opvarmningshastigheder og udglødningstemperaturer blev udført. Oxidationstest i luft og nitrogengas blev udført ved termogravimetrisk analyse. Mikrostrukturen er karakteriseret ved scanningselektronmikroskopi (SEM-EDX), Auger-elektronspektroskopi (AES) og fokuseret ionstråleanalyse (FIB-EDX). Resultaterne viser, at korrosionsprogressionen finder sted gennem dannelsen af ​​lokaliserede nitrideringsregioner under overfladen, der består af AlN-fasepartikler, hvilket reducerer aluminiumaktiviteten og forårsager sprødhed og afskalling. Processerne med Al-nitriddannelse og Al-oxid-skalvækst afhænger af udglødningstemperatur og opvarmningshastighed. Det blev konstateret, at nitridering af FeCrAl-legeringen er en hurtigere proces end oxidation under udglødning i en nitrogengas med lavt iltpartialtryk og repræsenterer hovedårsagen til legeringsnedbrydning.

Introduktion FeCrAl-baserede legeringer (Kanthal AF ®) er velkendte for deres overlegne oxidationsbestandighed ved forhøjede temperaturer. Denne fremragende egenskab er relateret til dannelsen af ​​termodynamisk stabile aluminiumoxidskaller på overfladen, hvilket beskytter materialet mod yderligere oxidation [1]. Trods overlegne korrosionsbestandighedsegenskaber kan levetiden for komponenter fremstillet af FeCrAl-baserede legeringer begrænses, hvis delene ofte udsættes for termisk cykling ved forhøjede temperaturer [2]. En af grundene til dette er, at det skalddannende element, aluminium, forbruges i legeringsmatricen i undergrundsområdet på grund af gentagen termochokrevnedannelse og reformering af aluminiumoxidskallen. Hvis det resterende aluminiumindhold falder til under den kritiske koncentration, kan legeringen ikke længere reformere den beskyttende skald, hvilket resulterer i en katastrofal løsrivelsesoxidation ved dannelse af hurtigt voksende jernbaserede og krombaserede oxider [3,4]. Afhængigt af den omgivende atmosfære og permeabiliteten af ​​overfladeoxider kan dette fremme yderligere intern oxidation eller nitridering og dannelse af uønskede faser i undergrundsområdet [5]. Han og Young har vist, at der i NiCrAl-legeringer, der danner aluminiumoxidskala, udvikles 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 nitriddannere som Al og Ti [4]. Kromoxidskaller er kendt for at være nitrogenpermeable, og Cr2N dannes enten som et underlag eller som internt bundfald [8,9]. Denne effekt kan forventes at være mere alvorlig under termiske cykliske forhold, som fører til revner i oxidskallen og reducerer dens effektivitet som en barriere for nitrogen [6]. Korrosionsadfærden styres således af konkurrencen mellem oxidation, som fører til dannelse/opretholdelse af beskyttende aluminiumoxid, og nitrogenindtrængning, der fører til intern nitridering af legeringsmatrixen ved dannelse af AlN-fasen [6,10], hvilket fører til afskalling af dette område på grund af højere termisk udvidelse af AlN-fasen sammenlignet med legeringsmatrixen [9]. Når FeCrAl-legeringer udsættes for høje temperaturer i atmosfærer med ilt eller andre iltdonorer såsom H2O eller CO2, er oxidation den dominerende reaktion, og der dannes aluminiumoxidskaller, som er uigennemtrængelige for ilt eller nitrogen ved forhøjede temperaturer og beskytter mod deres indtrængen i legeringsmatrixen. Men hvis de udsættes for reduktionsatmosfære (N2+H2) og beskyttende aluminiumoxidskallerevne, 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 i den industrielle 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 for 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 hvilken grad det afhænger af udglødningstemperaturen, dens variation (termisk cykling) og opvarmningshastigheden.