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 oxidationsbeständighet och mycket god formstabilitet vilket resulterar i lång livslängd för elementet.

Kan-thal AF används vanligtvis i elektriska värmeelement i industriella ugnar och hushållsapparater.

Exempel på applikationer inom vitvaruindustrin är i öppna glimmerelement för brödrostar, hårtorkar, i meanderformade element för värmefläktar och som öppna spolelement på fiberisoleringsmaterial i keramiska glastopvärmare i intervall, i keramiska värmare för kokplattor, slingor på gjuten keramisk fiber för kokplattor med keramiska hällar, i upphängda spolelement för värmefläktar, i upphängda raka trådelement för radiatorer, konvektionsvärmare, i piggsvinselement för varmluftspistoler, radiatorer, torktumlare.

Sammanfattning I denna studie beskrivs korrosionsmekanismen för kommersiell FeCrAl-legering (Kanthal AF) under glödgning i kvävgas (4.6) vid 900 °C och 1200 °C.Isotermiska och termocykliska tester med varierande totala exponeringstider, uppvärmningshastigheter och glödgningstemperaturer utfördes.Oxidationstest i luft och kvävgas utfördes genom termogravimetrisk analys.Mikrostrukturen kännetecknas av svepelektronmikroskopi (SEM-EDX), Augerelektronspektroskopi (AES) och fokuserad jonstråleanalys (FIB-EDX).Resultaten visar att korrosionsförloppet sker genom bildandet av lokaliserade underjordiska nitrideringsområden, sammansatta av AlN-faspartiklar, vilket minskar aluminiumaktiviteten och orsakar sprödhet och spallring.Processerna för Al-nitridbildning och Al-oxidbeläggningstillväxt 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 syrepartialtryck och representerar den främsta orsaken till legeringsnedbrytning.

Inledning FeCrAl-baserade legeringar (Kanthal AF ®) är välkända för sin överlägsna oxidationsbeständighet vid förhöjda temperaturer.Denna utmärkta egenskap är relaterad till bildningen av termodynamiskt stabil aluminiumoxidskala på ytan, vilket skyddar materialet mot ytterligare oxidation [1].Trots överlägsna korrosionsbeständighetsegenskaper kan livslängden för komponenter tillverkade av FeCrAl-baserade legeringar begränsas om delarna ofta utsätts för termisk cykling vid förhöjda temperaturer [2].En av anledningarna till detta är att det beläggningsbildande elementet, aluminium, förbrukas i legeringsmatrisen i underytan på grund av den upprepade termo-chocksprickningen och reformeringen av aluminiumoxidbeläggningen.Om det kvarvarande aluminiuminnehållet sjunker under kritisk koncentration kan legeringen inte längre reformera den skyddande skalan, vilket resulterar i en katastrofal utbrytningsoxidation genom bildning av snabbt växande järnbaserade och krombaserade oxider [3,4].Beroende på den omgivande atmosfären och permeabiliteten hos ytoxider kan detta underlätta ytterligare intern oxidation eller nitridering och bildning av oönskade faser i underjordsområdet [5].Han och Young har visat att i aluminiumoxidskala som bildar Ni Cr Al-legeringar, utvecklas ett komplext mönster av intern oxidation och nitridering [6,7] under termisk cykling vid förhöjda temperaturer i en luftatmosfär, särskilt i legeringar som innehåller starka nitridbildare som Al och Ti [4].Kromoxidfjäll är kända för att vara kvävepermeabla, och Cr2N bildas antingen som ett sub-skala skikt eller som inre fällning [8,9].Denna effekt kan förväntas bli allvarligare under termiska cykliska förhållanden, vilket leder till att oxidskal spricker och minskar dess effektivitet som en barriär mot kväve [6].Korrosionsbeteendet styrs alltså av konkurrensen mellan oxidation, vilket leder till den skyddande aluminiumoxidbildningen/underhållet, och kväveinträngning som leder till intern nitridering av legeringsmatrisen genom bildning av AlN-fas [6,10], vilket leder till spallation av den regionen på grund av högre termisk expansion av AlN-fasen jämfört med legeringsmatrisen [9].När FeCrAl-legeringar utsätts för höga temperaturer i atmosfärer med syre eller andra syredonatorer såsom H2O eller CO2, är oxidation den dominerande reaktionen och aluminiumoxidbeläggning bildas, som är ogenomtränglig för syre eller kväve vid förhöjda temperaturer och ger skydd mot deras inträngning i legeringsmatris.Men om den utsätts för reduktionsatmosfär (N2+H2) och skyddande aluminiumoxidbeläggningssprickor, startar en lokal utbrytande oxidation genom bildning av icke-skyddande Cr- och Ferich-oxider, som ger en gynnsam väg för kvävediffusion in i den ferritiska matrisen och bildning av AlN-fasen [9].Den skyddande (4.6) kväveatmosfären används ofta vid industriell tillämpning av FeCrAl-legeringar.Till exempel är motståndsvärmare i värmebehandlingsugnar med en skyddande kväveatmosfär ett exempel på den utbredda användningen av FeCrAl-legeringar i en sådan miljö.Författarna rapporterar att oxidationshastigheten för FeCrAlY-legeringarna är betydligt långsammare vid glödgning i en atmosfär med lågt syrepartialtryck [11].Syftet med studien var att fastställa om glödgning i (99,996 %) kväve (4,6) gas (Messer® spec. föroreningsnivå O2 + H2O < 10 ppm) påverkar korrosionsbeständigheten hos FeCrAl-legeringen (Kanthal AF) och i vilken utsträckning det beror på på glödgningstemperaturen, dess variation (termisk cykling) och uppvärmningshastighet.