Kanthal AF сплав 837 resistohm алхром Y fecral сплав

Kanthal AF е феритна желязо-хром-алуминиева сплав (FeCrAl сплав) за използване при температури до 1300°C (2370°F). Сплавта се характеризира с отлична устойчивост на окисляване и много добра стабилност на формата, което води до дълъг живот на елемента.

Kan-thal AF обикновено се използва в електрически нагревателни елементи в промишлени пещи и домакински уреди.

Примери за приложения в индустрията на уредите са в отворени елементи от слюда за тостери, сешоари, в елементи с форма на меандър за вентилаторни нагреватели и като елементи с отворена намотка върху изолационен материал от влакна в горни нагреватели от керамично стъкло в диапазони, в керамични нагреватели за кипящи плочи, намотки върху формовани керамични влакна за готварски плочи с керамични котлони, в окачени серпентини за вентилаторни нагреватели, в окачени прави телени елементи за радиатори, конвекторни нагреватели, в елементи тип порпини за пистолети за горещ въздух, радиатори, сушилни.

Резюме В настоящото изследване е очертан корозионният механизъм на търговска FeCrAl сплав (Kanthal AF) по време на отгряване в азот (4.6) при 900 °C и 1200 °C. Извършени са изотермични и термоциклични тестове с различни общи времена на експозиция, скорости на нагряване и температури на отгряване. Тестът за окисляване във въздух и азотен газ се извършва чрез термогравиметричен анализ. Микроструктурата се характеризира чрез сканираща електронна микроскопия (SEM-EDX), електронна спектроскопия на Auger (AES) и анализ на фокусиран йонен лъч (FIB-EDX). Резултатите показват, че прогресирането на корозията се осъществява чрез образуването на локализирани подповърхностни области на азотиране, съставени от частици от фаза AlN, което намалява активността на алуминия и причинява крехкост и разцепване. Процесите на образуване на Al-нитрид и растеж на скалата на Al-оксид зависят от температурата на отгряване и скоростта на нагряване. Установено е, че азотирането на сплавта FeCrAl е по-бърз процес от окисляването по време на отгряване в азотен газ с ниско парциално налягане на кислорода и представлява основната причина за разграждането на сплавта.

Въведение Сплавите на основата на FeCrAl (Kanthal AF ®) са добре известни със своята превъзходна устойчивост на окисляване при повишени температури. Това отлично свойство е свързано с образуването на термодинамично стабилен двуалуминиев оксид върху повърхността, който предпазва материала от по-нататъшно окисление [1]. Въпреки превъзходните свойства на устойчивост на корозия, животът на компонентите, произведени от сплави на основата на FeCrAl, може да бъде ограничен, ако частите са често изложени на термични цикли при повишени температури [2]. Една от причините за това е, че образуващият накип елемент, алуминият, се изразходва в матрицата на сплавта в подповърхностната зона поради повтарящото се термично ударно напукване и реформиране на нагара на алуминиевия оксид. Ако съдържанието на оставащ алуминий намалее под критичната концентрация, сплавта вече не може да реформира защитната скала, което води до катастрофално отцепващо се окисление чрез образуването на бързо нарастващи оксиди на основата на желязо и хром [3,4]. В зависимост от заобикалящата атмосфера и пропускливостта на повърхностните оксиди това може да улесни по-нататъшното вътрешно окисление или нитриране и образуването на нежелани фази в подповърхностния регион [5]. Хан и Йънг са показали, че в алуминиевия мащаб, образуващ Ni Cr Al сплави, се развива сложен модел на вътрешно окисляване и нитриране [6,7] по време на термичен цикъл при повишени температури във въздушна атмосфера, особено в сплави, които съдържат силни нитридообразуващи вещества като Al и Ti [4]. Известно е, че люспите от хромов оксид са пропускливи за азот и Cr2 N се образува или като подслой, или като вътрешна утайка [8,9]. Може да се очаква този ефект да бъде по-сериозен при условия на термичен цикъл, които водят до напукване на оксидната скала и намаляване на неговата ефективност като бариера за азота [6]. По този начин корозионното поведение се управлява от конкуренцията между окисляването, което води до защитно образуване/поддържане на двуалуминиев оксид, и навлизането на азот, което води до вътрешно азотиране на матрицата на сплавта чрез образуване на AlN фаза [6,10], което води до разцепване на тази област се дължи на по-високото термично разширение на AlN фазата в сравнение с матрицата на сплавта [9]. При излагане на FeCrAl сплави на високи температури в атмосфери с кислород или други донори на кислород като H2O или CO2, окисляването е доминиращата реакция и се образува нагар от алуминиев оксид, който е непроницаем за кислород или азот при повишени температури и осигурява защита срещу навлизането им в сплавна матрица. Но, ако е изложено на редукционна атмосфера (N2+H2) и защитна алуминиева скала, напукване, локално отцепващо се окисление започва чрез образуването на незащитни Cr и Ferich оксиди, които осигуряват благоприятен път за дифузия на азот във феритната матрица и образуване на AlN фаза [9]. Защитната (4.6) азотна атмосфера често се прилага при промишленото приложение на FeCrAl сплави. Например, резистивни нагреватели в пещи за термична обработка със защитна азотна атмосфера са пример за широкото приложение на FeCrAl сплави в такава среда. Авторите съобщават, че скоростта на окисление на сплавите FeCrAlY е значително по-бавна при отгряване в атмосфера с ниско парциално налягане на кислород [11]. Целта на изследването беше да се определи дали отгряването в (99,996%) азот (4,6) газ (спец. Messer® ниво на примеси O2 + H2O < 10 ppm) влияе върху устойчивостта на корозия на FeCrAl сплав (Kanthal AF) и до каква степен зависи върху температурата на отгряване, нейното изменение (термичен цикъл) и скоростта на нагряване.