Aliatge Kanthal AF 837 resistohm aliatge fecal alcrom Y

Kanthal AF és un aliatge ferrític de ferro-crom-alumini (aliatge FeCrAl) per al seu ús a temperatures de fins a 1300 °C (2370 °F). L'aliatge es caracteritza per una excel·lent resistència a l'oxidació i una molt bona estabilitat de forma, donant lloc a una llarga vida útil de l'element.

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

Exemples d'aplicacions a la indústria d'electrodomèstics són en elements de mica oberts per a torradores, assecadors de cabells, en elements en forma de meandre per a escalfadors de ventilador i com a elements de bobina oberta sobre material aïllant de fibra en escalfadors superiors de vidre ceràmic en gammes, en escalfadors ceràmics per a plaques d'ebullició, bobines. sobre fibra ceràmica modelada per a plaques de cocció amb vitroceràmica, en elements de bobina suspesos per a radiadors, en elements suspesos de filferro recte per a radiadors, escalfadors de convecció, en elements porc espín per a pistoles d'aire calent, radiadors, assecadores.

Resum En el present estudi, es descriu el mecanisme de corrosió de l'aliatge comercial FeCrAl (Kanthal AF) durant el recuit en gas nitrogenat (4.6) a 900 °C i 1200 °C. Es van realitzar proves isotèrmiques i termocícliques amb diferents temps d'exposició total, velocitats d'escalfament i temperatures de recuit. La prova d'oxidació en aire i nitrogen gas es va realitzar mitjançant anàlisi termogravimètrica. La microestructura es caracteritza per la microscòpia electrònica d'escaneig (SEM-EDX), l'espectroscòpia electrònica Auger (AES) i l'anàlisi de feix iònic enfocat (FIB-EDX). Els resultats mostren que la progressió de la corrosió té lloc mitjançant la formació de regions de nitruració subsuperficials localitzades, compostes per partícules de fase AlN, que redueix l'activitat de l'alumini i provoca la fragilitat i l'espal·lació. Els processos de formació de nitrur d'Al i de creixement de l'escala d'òxid d'Al depenen de la temperatura de recuit i la velocitat d'escalfament. Es va trobar que la nitruració de l'aliatge FeCrAl és un procés més ràpid que l'oxidació durant el recuit en un gas nitrogenat amb baixa pressió parcial d'oxigen i representa la principal causa de la degradació de l'aliatge.

Introducció Els aliatges basats en FeCrAl (Kanthal AF ®) són coneguts per la seva resistència a l'oxidació superior a temperatures elevades. Aquesta propietat excel·lent està relacionada amb la formació d'escala d'alúmina termodinàmicament estable a la superfície, que protegeix el material contra una oxidació addicional [1]. Malgrat les propietats de resistència a la corrosió superiors, la vida útil dels components fabricats amb aliatges basats en FeCrAl es pot limitar si les peces s'exposen freqüentment a cicles tèrmics 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 de la zona subsuperficial a causa de l'esquerda repetida per xoc tèrmic i la reforma de l'escala d'alúmina. Si el contingut d'alumini restant disminueix per sota de la concentració crítica, l'aliatge ja no pot reformar l'escala protectora, donant lloc a una oxidació de ruptura catastròfica per 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 una oxidació o nitruració interna addicional i la formació de fases no desitjades a la regió subsuperficial [5]. Han i Young han demostrat que en l'escala d'alúmina que formen aliatges de Ni Cr Al, es desenvolupa un patró complex d'oxidació interna i nitruració [6,7] durant el cicle tèrmic a temperatures elevades en una atmosfera d'aire, especialment en aliatges que contenen forts formadors de nitrur com l'Al i Ti [4]. Se sap que les escates d'òxid de crom són permeables al nitrogen i el Cr2 N es forma com a capa subescala o com a precipitat intern [8,9]. Es pot esperar que aquest efecte sigui més greu en condicions de cicle tèrmic que condueixen a l'esquerdament de l'escala d'òxid i redueix la seva eficàcia com a barrera al nitrogen [6]. Així, el comportament de la corrosió es regeix per la competència entre l'oxidació, que condueix a la formació/manteniment d'alúmina protectora, i l'entrada de nitrogen que condueix a la nitruració interna de la matriu d'aliatge per formació de la fase AlN [6,10], que condueix a l'espal·lació de aquesta regió a causa de la major expansió tèrmica de la fase AlN en comparació amb la matriu d'aliatge [9]. Quan s'exposen els aliatges de FeCrAl a altes temperatures en atmosferes amb oxigen o altres donants d'oxigen com H2O o CO2, l'oxidació és la reacció dominant, i es forma escala d'alúmina, que és impermeable a l'oxigen o nitrogen a temperatures elevades i ofereix protecció contra la seva intrusió en el matriu d'aliatge. Però, si s'exposa a l'atmosfera de reducció (N2+H2) i a l'esquerda protectora d'escala d'alúmina, s'inicia una oxidació de ruptura local amb la formació d'òxids de Cr i Ferich no protectors, que proporcionen un camí favorable per a la difusió del nitrogen a la matriu ferrítica i la formació. de la fase AlN [9]. L'atmosfera de nitrogen protectora (4.6) s'aplica amb freqüència en l'aplicació industrial d'aliatges FeCrAl. Per exemple, els escalfadors de resistència en forns de tractament tèrmic amb una atmosfera protectora de nitrogen són un exemple de l'aplicació generalitzada dels aliatges FeCrAl en aquest entorn. Els autors informen que la velocitat d'oxidació dels aliatges FeCrAlY és considerablement més lenta quan es recuit en una atmosfera amb baixes pressions parcials d'oxigen [11]. L'objectiu de l'estudi va ser determinar si el recuit en gas nitrogen (99,996%) (4,6) (nivell d'impuresa especificat Messer® O2 + H2O < 10 ppm) afecta la resistència a la corrosió de l'aliatge FeCrAl (Kanthal AF) i fins a quin punt depèn. sobre la temperatura de recuit, la seva variació (cicle tèrmic) i la velocitat d'escalfament.