Kanthal AF ötvözet 837 ellenállásos alkóm Y fekrális ötvözet

A Kanthal AF egy ferrites vas-króm-alumínium ötvözet (FeCrAl ötvözet), 1300°C-ig (2370°F) történő használatra. Az ötvözetet kiváló oxidációs ellenállás és nagyon jó formastabilitás jellemzi, ami az elemek hosszú élettartamát eredményezi.

A Kan-thal AF-et jellemzően elektromos fűtőelemekben használják ipari kemencékben és háztartási készülékekben.

Alkalmazási példák a készülékiparban: nyitott csillámelemek kenyérpirítókhoz, hajszárítókhoz, meander alakú elemek ventilátorokhoz és nyitott tekercselemek szálas szigetelőanyagon kerámia üveg felső fűtőtestekben, kerámia fűtőtestekben főzőlapokhoz, tekercsekhez öntött kerámiaszálon kerámia főzőlapos főzőlapokhoz, függesztett tekercselemekben ventilátoros fűtőtestekhez, felfüggesztett egyenes huzalelemekben radiátorokhoz, légkeveréses fűtőtestek, sertéshús elemekben hőlégpisztolyokhoz, radiátorokhoz, szárítógépekhez.

Absztrakt Ebben a tanulmányban felvázoljuk a kereskedelmi forgalomban kapható FeCrAl ötvözet (Kanthal AF) korróziós mechanizmusát nitrogéngázban (4.6) 900 °C és 1200 °C hőmérsékleten végzett izzítás során. Izotermikus és termociklikus vizsgálatokat végeztünk változó teljes expozíciós idővel, fűtési sebességgel és lágyítási hőmérséklettel. Az oxidációs tesztet levegőben és nitrogéngázban termogravimetriás analízissel végeztük. A mikrostruktúrát pásztázó elektronmikroszkópos (SEM-EDX), Auger elektronspektroszkópiás (AES) és fókuszált ionsugár (FIB-EDX) analízis jellemzi. Az eredmények azt mutatják, hogy a korrózió előrehaladása az AlN fázisú részecskékből álló, lokalizált felszín alatti nitridációs régiók képződésén keresztül megy végbe, ami csökkenti az alumínium aktivitását, valamint ridegedést és szétválást okoz. Az Al-nitrid képződésének és az Al-oxid vízkő növekedésének folyamata az izzítási hőmérséklettől és a hevítési sebességtől függ. Megállapítást nyert, hogy a FeCrAl ötvözet nitridálása gyorsabb folyamat, mint az oxidáció az izzítás során alacsony oxigén parciális nyomású nitrogéngázban, és ez az ötvözet lebomlásának fő oka.

Bevezetés A FeCrAl alapú ötvözetek (Kanthal AF ®) jól ismertek magas hőmérsékleten tapasztalható kiváló oxidációs ellenállásukról. Ez a kiváló tulajdonság a felületen termodinamikailag stabil timföldkő képződésével kapcsolatos, amely megvédi az anyagot a további oxidációtól [1]. A kiváló korrózióállósági tulajdonságok ellenére a FeCrAl alapú ötvözetekből gyártott alkatrészek élettartama korlátozható, ha az alkatrészek gyakran vannak kitéve hőciklusnak magas hőmérsékleten [2]. Ennek egyik oka, hogy a vízkőképző elem, az alumínium a felszín alatti területen elfogy az ötvözetmátrixban az alumínium-oxid-kő többszöri hősokkos repedése és reformálása miatt. Ha a megmaradó alumíniumtartalom a kritikus koncentráció alá csökken, az ötvözet már nem tudja megújítani a védőréteget, ami katasztrofális leszakadó oxidációt eredményez a gyorsan növekvő vas- és krómalapú oxidok képződésével [3,4]. A környező atmoszférától és a felületi oxidok áteresztőképességétől függően ez elősegítheti a további belső oxidációt vagy nitridációt és a nem kívánt fázisok képződését a felszín alatti régióban [5]. Han és Young kimutatta, hogy a timföldkőlerakódást képző Ni Cr Al ötvözetekben a belső oxidáció és nitridáció összetett mintázata alakul ki [6,7] a levegő atmoszférában, megemelt hőmérsékleten végzett termikus ciklus során, különösen azokban az ötvözetekben, amelyek erős nitridképzőket, például Al-t tartalmaznak. és Ti [4]. A króm-oxid lerakódásokról ismert, hogy nitrogén-áteresztők, és a Cr2 N vagy alrétegként, vagy belső csapadékként képződik [8,9]. Ez a hatás várhatóan súlyosabb lesz hőciklusos körülmények között, amelyek oxidrétegrepedéshez vezetnek, és csökkentik annak hatékonyságát a nitrogén gátjaként [6]. A korróziós viselkedést tehát az oxidáció, amely a védő timföld kialakulásához/fenntartásához vezet, és a nitrogén behatolása közötti versengés szabályozza, ami az ötvözetmátrix belső nitridációjához vezet AlN fázis képződése révén [6,10], ami a az a régió az AlN fázis nagyobb hőtágulása miatt, mint az ötvözetmátrix [9]. Amikor a FeCrAl ötvözetek magas hőmérsékletnek vannak kitéve oxigénnel vagy más oxigéndonorral, például H2O-val vagy CO2-vel, az oxidáció a domináns reakció, és alumínium-oxid-lerakódás képződik, amely magas hőmérsékleten át nem ereszti az oxigént vagy a nitrogént, és védelmet nyújt a légkörbe való behatolásuk ellen. ötvözet mátrix. Ha azonban redukciós atmoszférának (N2+H2) és védő timföldkőrepedéssel érintkezik, helyi letörő oxidáció indul meg a nem védő Cr- és Ferich-oxidok képződésével, amelyek kedvező utat biztosítanak a nitrogén diffúziójához a ferrites mátrixba és a képződéshez. Az AlN fázis [9]. A védő (4.6) nitrogénatmoszférát gyakran alkalmazzák a FeCrAl ötvözetek ipari alkalmazásakor. Például a hőkezelő kemencék ellenállásfűtései védő nitrogénatmoszférával a FeCrAl ötvözetek széles körben elterjedt alkalmazásának példái ilyen környezetben. A szerzők arról számolnak be, hogy a FeCrAlY ötvözetek oxidációs sebessége lényegesen lassabb, ha alacsony oxigén parciális nyomású atmoszférában lágyítják [11]. A vizsgálat célja annak meghatározása volt, hogy a (99,996%) nitrogén (4,6) gázban (Messer® spec. szennyeződési szint O2 + H2O < 10 ppm) végzett izzítás befolyásolja-e a FeCrAl ötvözet (Kanthal AF) korrózióállóságát, és ez mennyiben függ. az izzítási hőmérsékleten, annak változásán (termikus ciklus) és a hevítési sebességen.