Aliatge Kanthal AF 837 resistohm alchrom i aliatge fecal

Kanthal AF és un aliatge ferro-crom-alumini de ferro (aliatge fecal) per utilitzar-lo a temperatures de fins a 1300 ° C (2370 ° F). L’aliatge es caracteritza per una excel·lent resistència a l’oxidació i una estabilitat de forma molt bona, donant lloc a una vida d’elements llargs.

Kan-Thal AF s'utilitza normalment en elements de calefacció elèctrica en forns industrials i electrodomèstics.

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, Escalfadors de convecció, en elements porcins per a canons d’aire calent, radiadors, assecadores.

Resum en el present estudi, es descriu el mecanisme de corrosió de l’aliatge fecal comercial (Kanthal AF) durant el recuit en gas de nitrogen (4,6) a 900 ° C i 1200 ° C. Es van realitzar proves isotèrmiques i termo-cícliques amb diferents temps d’exposició total, taxes de calefacció i temperatures de recobriment. La prova d’oxidació en l’aire i el gas de nitrogen es va realitzar mitjançant l’anàlisi termogravimètrica. La microestructura es caracteritza per la microscòpia electrònica d’escaneig (SEM-EDX), l’espectroscòpia d’electrons Auger (AES) i l’anàlisi de feixos d’ions centrats (FIB-EDX). Els resultats mostren que la progressió de la corrosió es produeix a través de la formació de regions de nitridació localitzades subterrànies, composta per partícules de fase ALN, cosa que redueix l’activitat d’alumini i provoca l’embrut i l’espal·lació. Els processos de formació al-nitrur i creixement de l'escala d'òxids depenen de la temperatura i la taxa de calefacció de recobriment. Es va trobar que la nitridació de l’aliatge fecal és un procés més ràpid que l’oxidació durant el recuit en un gas de nitrogen amb baixa pressió parcial d’oxigen i representa la causa principal de la degradació de l’aliatge.

Introducció: els aliatges basats en fecal (Kanthal AF ®) són molt coneguts per la seva resistència a l’oxidació superior a temperatures elevades. Aquesta excel·lent propietat està relacionada amb la formació d’escala d’alúmina termodinàmicament estable a la superfície, que protegeix el material contra l’oxidació posterior [1]. Malgrat les propietats de resistència a la corrosió superiors, la vida útil dels components fabricats a partir d’aliatges basats en fecal es pot limitar si les parts s’exposen freqüentment al ciclisme tèrmic a temperatures elevades [2]. Una de les raons d’això és que l’element de formació d’escala, l’alumini, es consumeix a la matriu d’aliatge a la zona de la superfície a causa de la repetida esquerda i reforma de termo-xoc de l’escala d’alúmina. Si el contingut d’alumini restant disminueix sota la concentració crítica, l’aliatge ja no pot reformar l’escala de protecció, donant lloc a una oxidació catastròfica de trencament mitjançant la formació d’òxids basats en ferro i crom de ràpid creixement [3,4]. Depenent de l’atmosfera circumdant i de la permeabilitat dels òxids superficials, això pot facilitar l’oxidació o la nitridació interna i la formació de fases no desitjades a la regió de la superfície [5]. Han i Young han demostrat que a escala alumina formant aliatges ni cr al, un patró complex d’oxidació i nitridació interna es desenvolupa [6,7] durant el ciclisme tèrmic a temperatures elevades en una atmosfera d’aire, especialment en aliatges que contenen formadors de nitrur forts com AL i Ti [4]. Les escales d'òxids de crom són conegudes com a permeables de nitrogen, i CR2 N es forma com a capa de subescala o com a precipitat intern [8,9]. Es pot esperar que aquest efecte sigui més greu en condicions de ciclisme tèrmic que condueixen a un esquerdament a escala d'òxids i reduint la seva efectivitat com a barrera al nitrogen [6]. El comportament de la corrosió es regeix així per la competència entre oxidació, que condueix a la formació/manteniment de l'alumina protectora, i l'entrada de nitrogen que condueix a la nitridació interna de la matriu d'aliatge mitjançant la formació de la fase ALN [6,10], la qual cosa condueix a l'espai de la regió a causa d'una major expansió tèrmica de la fase ALN en comparació amb la matriu d'alia. [9]. Quan exposen aliatges fecrals a temperatures altes en atmosferes amb oxigen o altres donants d’oxigen com H2O o CO2, l’oxidació és la reacció dominant i les formes d’escala d’alúmina, que és impermeable a l’oxigen o al nitrogen a temperatures elevades i proporcionen protecció contra la seva intrusió a la matriu d’aliatge. Però, si s’exposa a l’atmosfera de reducció (N2+H2), i la fissura d’escala d’alumina protectora, una oxidació de trencament local s’inicia per la formació d’òxids de CR i Ferich no protectors, que proporcionen un camí favorable per a la difusió de nitrogen a la matriu ferrítica i la formació de fase ALN [9]. L’atmosfera de nitrogen protector (4.6) s’aplica freqüentment a l’aplicació industrial d’aliatges fecrals. Per exemple, els escalfadors de resistència als forns de tractament tèrmic amb una atmosfera de nitrogen protector són un exemple de l’aplicació generalitzada d’aliatges fecals en un entorn així. Els autors denuncien que la taxa d’oxidació dels aliatges de fecaly és considerablement més lenta quan es recullen en una atmosfera amb pressions parcials d’oxigen baixes [11]. L’objectiu de l’estudi era determinar si el recobriment (99,996%) de nitrogen (4.6) GAS (Nivell d’impuresa Messer® O2 + H2O <10 ppm) afecta la resistència a la corrosió de l’aliatge fecal (Kanthal AF) i fins a quin punt depèn de la temperatura de marcatge, la seva variació (ciclisme tèrmic) i velocitat de calefacció.