Kanthal AF сплав 837 резистом алхром Y фекрал сплав

Kanthal AF е феритна желязо-хром-алуминиева сплав (сплав FeCrAl) за употреба 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 елементите.

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

Примери за приложения в производството на уреди са в отворени слюдени елементи за тостери, сешоари, в меандъровидни елементи за вентилаторни печки и като отворени серпентини върху влакнест изолационен материал в стъклокерамични нагреватели в печки, в керамични нагреватели за котлони за кипене, серпентини върху формовани керамични влакна за готварски плочи с керамични котлони, в окачени серпентини за вентилаторни печки, в окачени прави кабелни елементи за радиатори, конвекционни нагреватели, в елементи тип „дикобраз“ за пистолети за горещ въздух, радиатори, сушилни.

Резюме В настоящото изследване е очертан механизмът на корозия на търговска FeCrAl сплав (Kanthal AF) по време на отгряване в азотен газ (4.6) при 900 °C и 1200 °C. Проведени са изотермични и термоциклични тестове с различни общи времена на експозиция, скорости на нагряване и температури на отгряване. Тестът за окисление във въздух и азотен газ е проведен чрез термогравиметричен анализ. Микроструктурата е характеризирана чрез сканираща електронна микроскопия (SEM-EDX), Оже-електронна спектроскопия (AES) и анализ с фокусиран йонен лъч (FIB-EDX). Резултатите показват, че развитието на корозията се осъществява чрез образуването на локализирани подповърхностни области на нитридация, съставени от частици от фазата AlN, което намалява активността на алуминия и причинява крехкост и отчупване. Процесите на образуване на Al-нитрид и растеж на Al-оксиден слой зависят от температурата на отгряване и скоростта на нагряване. Установено е, че нитрирането на сплавта FeCrAl е по-бърз процес от окислението по време на отгряване в азотен газ с ниско парциално налягане на кислорода и представлява основната причина за деградация на сплавта.

Въведение Сплавите на базата на FeCrAl (Kanthal AF ®) са добре известни със своята превъзходна устойчивост на окисление при повишени температури. Това отлично свойство е свързано с образуването на термодинамично стабилен алуминиев окис върху повърхността, който предпазва материала от по-нататъшно окисление [1]. Въпреки превъзходните свойства на корозионна устойчивост, животът на компонентите, произведени от сплави на базата на FeCrAl, може да бъде ограничен, ако частите са често изложени на термично циклиране при повишени температури [2]. Една от причините за това е, че образуващият котлен камък елемент, алуминият, се консумира в матрицата на сплавта в подповърхностната област поради многократното термошоково напукване и реформиране на алуминиевия окис. Ако останалото съдържание на алуминий намалее под критичната концентрация, сплавта вече не може да реформира защитния окис, което води до катастрофално откъсващо се окисление чрез образуването на бързо растящи оксиди на базата на желязо и хром [3,4]. В зависимост от околната атмосфера и пропускливостта на повърхностните оксиди, това може да улесни по-нататъшното вътрешно окисление или нитриране и образуването на нежелани фази в подповърхностната област [5]. Хан и Йънг са показали, че в сплави NiCrAl, образуващи алуминиева налеп, се развива сложен модел на вътрешно окисление и нитриране [6,7] по време на термично циклиране при повишени температури във въздушна атмосфера, особено в сплави, които съдържат силни нитридообразуващи вещества като Al и Ti [4]. Известно е, че хромовите оксидни налепи са азотпропускливи и Cr2N се образува или като подслой, или като вътрешна утайка [8,9]. Може да се очаква този ефект да бъде по-тежък при условия на термично циклиране, което води до напукване на оксидната налеп и намаляване на нейната ефективност като бариера за азота [6]. По този начин корозионното поведение се определя от конкуренцията между окислението, което води до образуване/поддържане на защитен алуминиев оксид, и навлизането на азот, водещо до вътрешно нитриране на матрицата на сплавта чрез образуване на AlN фаза [6,10], което води до разпадане на тази област поради по-високото термично разширение на AlN фазата в сравнение с матрицата на сплавта [9]. При излагане на FeCrAl сплави на високи температури в атмосфера с кислород или други донори на кислород, като H2O или CO2, окислението е доминиращата реакция и се образува алуминиева накипка, която е непропусклива за кислород или азот при повишени температури и осигурява защита срещу тяхното проникване в матрицата на сплавта. Но ако са изложени на редукционна атмосфера (N2+H2) и защитна алуминиева накипка се напука, започва локално откъсващо се окисление 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 в промишленото приложение на FeCrAl сплави. Например, съпротивителните 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 FeCrAlY сплавите е значително по-бавна при отгряване в атмосфера с ниско парциално налягане на кислорода [11]. Целта на изследването беше да се определи дали отгряването в (99,996%) азотен (4.6) газ (Messer® spec. ниво на примеси O2 + H2O < 10 ppm) влияе върху корозионната устойчивост на сплав FeCrAl (Kanthal AF) и до каква степен това зависи от температурата на отгряване, нейното изменение (термоциклиране) и скоростта на нагряване.