Kanthal AF -legering 837 Resistohm Alchrome y Fecral legering

Kanthal AF är en ferritisk järn-krom-aluminiumlegering (Fecral legering) för användning vid temperaturer upp till 1300 ° C (2370 ° F). Legeringen kännetecknas av utmärkt oxidationsmotstånd och mycket god formstabilitet vilket resulterar i lång livslängd.

Kan-Thal AF används vanligtvis i elektriska uppvärmningselement i industriella ugnar och hushållsapparater.

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, convection Värmare, i piggsvinelement för varmluftspistoler, radiatorer, tumlingtorkar.

Sammanfattning I den aktuella studien beskrivs korrosionsmekanismen för kommersiell fekral legering (Kanthal AF) under glödgning i kvävgas (4,6) vid 900 ° C och 1200 ° C. Isotermiska och termo-cykliska test med olika totala exponeringstider, uppvärmningshastigheter och glödgningstemperaturer utfördes. Oxidationstest i luft- och kvävgas utfördes genom termogravimetrisk analys. Mikrostrukturen kännetecknas av skanning av elektronmikroskopi (SEM-EDX), Auger Electron Spectroscopy (AES) och fokuserad jonstråle (FIB-EDX) -analys. Resultaten visar att utvecklingen av korrosion äger rum genom bildning av lokaliserade nitrideringsregioner under ytan, bestående av ALN -faspartiklar, vilket minskar aluminiumaktiviteten och orsakar ombränning och spallation. Processerna för bildning av al-nitrid och al-oxidskala tillväxt beror på glödgningstemperatur och uppvärmningshastighet. Det visade sig att nitridering av Fecral -legeringen är en snabbare process än oxidation under glödgning i en kvävgas med lågt syrepartiellt tryck och representerar den främsta orsaken till legeringsnedbrytning.

INLEDNING FECRAL - Baserade legeringar (Kanthal AF ®) är välkända för sin överlägsna oxidationsmotstånd vid förhöjda temperaturer. Denna utmärkta egenskap är relaterad till bildandet av termodynamiskt stabil aluminiumoxidskala på ytan, vilket skyddar materialet mot ytterligare oxidation [1]. Trots överlägsna korrosionsresistensegenskaper kan livslängden för komponenterna som tillverkas av Fecral - baserade legeringar begränsas om delarna ofta utsätts för termisk cykling vid förhöjda temperaturer [2]. En av orsakerna till detta är att skalformningselementet, aluminium, konsumeras i legeringsmatrisen i underjordiska området på grund av den upprepade termo-chocksprickan och reformeringen av aluminiumoxidskalan. Om det återstående aluminiuminnehållet minskar under kritisk koncentration, kan legeringen inte längre reformera den skyddande skalan, vilket resulterar i en katastrofisk avbrottsoxidation genom bildning av snabbt växande järnbaserade och krombaserade oxider [3,4]. Beroende på den omgivande atmosfären och permeabiliteten hos ytoxider kan detta underlätta ytterligare inre oxidation eller nitridation och bildning av oönskade faser i underjordiska området [5]. Han och Young har visat att i aluminiumoxidskala som bildar Ni Cr Al -legeringar utvecklas ett komplext mönster av inre oxidation och nitridering [6,7] under termisk cykling vid förhöjda temperaturer i en luftatmosfär, särskilt i legeringar som innehåller starka nitridformare som Al och Ti [4]. Kromoxidskalor är kända för att vara kvävepermeabla, och CR2 N former antingen som ett underskaligt skikt eller som intern fällning [8,9]. Denna effekt kan förväntas vara allvarligare under termiska cykelförhållanden som leder till oxidskala sprickbildning och minskar dess effektivitet som en barriär mot kväve [6]. Korrosionsbeteendet styrs således av konkurrensen mellan oxidation, vilket leder till den skyddande aluminiumoxidbildningen/underhållet, och kväveinkomst som leder till intern nitridering av legeringsmatrisen genom bildning av ALN -fas [6,10], vilket leder till spallationen av den regionen på grund av högre termisk expansion av Aln -fasen jämfört med alloy -matrisen [9]. När man utsätter Fecral -legeringar för höga temperaturer i atmosfärer med syre eller andra syre -givare såsom H2O eller CO2, är oxidation den dominerande reaktionen och aluminiumoxidskalor, som är ogenomtränglig för syre eller kväve vid förhöjda temperaturer och ger skydd mot deras intrång i legeringsmatrixen. Men, om den utsätts för reduktionsatmosfär (N2+H2) och skyddande aluminiumoxidskala, börjar en lokal avbrottsoxidation av bildningen av icke-skyddande CR- och Ferich-oxider, som ger en gynnsam väg för kvävediffusion till ferritisk matris och bildning av ALN-fas [9]. Den skyddande (4.6) kväveatmosfären appliceras ofta i den industriella tillämpningen av Fecral -legeringar. Till exempel är resistensvärmare i värmebehandlingsugnar med en skyddande kväveatmosfär ett exempel på den utbredda tillämpningen av fekrala legeringar i en sådan miljö. Författarna rapporterar att oxidationshastigheten för fekrallegeringarna är betydligt långsammare när man glödgar i en atmosfär med lågt syrepartiellt tryck [11]. Syftet med studien var att bestämma om glödgning i (99.996%) kväve (4.6) gas (Messer® Spec. Föroreningsnivå O2 + H2O <10 ppm) påverkar korrosionsresistens för fekrallegering (Kanthal AF) och i vilken utsträckning det beror på den glödande temperaturen, dess variation (termisk cykling) och marmor.