Kanthal AF legura 837 otporna ohmska alkrom Y fecralna legura

Kanthal AF je feritna legura željeza, kroma i aluminija (legura FeCrAl) za upotrebu na temperaturama do 1300 °C (2370 °F). Legura se odlikuje izvrsnom otpornošću na oksidaciju i vrlo dobrom stabilnošću oblika što rezultira dugim vijekom trajanja elementa.

Kan-thal AF se obično koristi u električnim grijaćim elementima u industrijskim pećima i kućanskim aparatima.

Primjeri primjena u industriji kućanskih aparata su u otvorenim tinjskim elementima za tostere, sušila za kosu, u elementima meandrastog oblika za grijače s ventilatorima i kao otvoreni elementi zavojnice na izolacijskom materijalu od vlakana u grijačima od staklokeramike u štednjacima, u keramičkim grijačima za ploče za kuhanje, zavojnicama na oblikovanim keramičkim vlaknima za ploče za kuhanje s keramičkim pločama za kuhanje, u ovjesnim elementima zavojnice za grijače s ventilatorima, u ovjesnim ravnim žičnim elementima za radijatore, konvekcijske grijače, u elementima tipa "dikobraz" za pištolje na vrući zrak, radijatore, sušilice rublja.

Sažetak U ovoj studiji opisan je mehanizam korozije komercijalne FeCrAl legure (Kanthal AF) tijekom žarenja u dušiku (4.6) na 900 °C i 1200 °C. Provedena su izotermna i termociklička ispitivanja s različitim ukupnim vremenima izlaganja, brzinama zagrijavanja i temperaturama žarenja. Oksidacijski testovi na zraku i dušiku provedeni su termogravimetrijskom analizom. Mikrostruktura je karakterizirana skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM-EDX), Augerovom elektronskom spektroskopijom (AES) i analizom fokusiranog ionskog snopa (FIB-EDX). Rezultati pokazuju da se napredovanje korozije odvija stvaranjem lokaliziranih podpovršinskih područja nitriranja, sastavljenih od čestica faze AlN, što smanjuje aktivnost aluminija i uzrokuje krhkost i ljuštenje. Procesi stvaranja Al-nitrida i rasta Al-oksidne skale ovise o temperaturi žarenja i brzini zagrijavanja. Utvrđeno je da je nitriranje legure FeCrAl brži proces od oksidacije tijekom žarenja u dušiku s niskim parcijalnim tlakom kisika i predstavlja glavni uzrok degradacije legure.

Uvod Legure na bazi FeCrAl (Kanthal AF ®) dobro su poznate po svojoj vrhunskoj otpornosti na oksidaciju na povišenim temperaturama. Ovo izvrsno svojstvo povezano je s stvaranjem termodinamički stabilne aluminijeve oksidne skale na površini, koja štiti materijal od daljnje oksidacije [1]. Unatoč vrhunskim svojstvima otpornosti na koroziju, vijek trajanja komponenti proizvedenih od legura na bazi FeCrAl može biti ograničen ako su dijelovi često izloženi termičkom cikliranju na povišenim temperaturama [2]. Jedan od razloga za to je taj što se element koji stvara kamenac, aluminij, troši u matrici legure u podpovršinskom području zbog ponovljenog termo-šok pucanja i preoblikovanja aluminijeve oksidne skale. Ako se preostali sadržaj aluminija smanji ispod kritične koncentracije, legura više ne može preoblikovati zaštitnu skalu, što rezultira katastrofalnom oksidacijom odvajanja stvaranjem brzo rastućih oksida na bazi željeza i kroma [3,4]. Ovisno o okolnoj atmosferi i propusnosti površinskih oksida, to može olakšati daljnju unutarnju oksidaciju ili nitriranje i stvaranje neželjenih faza u podpovršinskom području [5]. Han i Young su pokazali da se u legurama Ni Cr Al koje stvaraju aluminijev oksid, razvija složeni obrazac unutarnje oksidacije i nitriranja [6,7] tijekom termičkog cikliranja na povišenim temperaturama u atmosferi zraka, posebno u legurama koje sadrže jake tvari koje stvaraju nitride poput Al i Ti [4]. Poznato je da su kromove oksidne naslage propusne za dušik, a Cr2N se formira ili kao podsloj ili kao unutarnji talog [8,9]. Može se očekivati ​​da će ovaj učinak biti ozbiljniji u uvjetima termičkog cikliranja koji dovode do pucanja oksidne naslage i smanjenja njezine učinkovitosti kao barijere za dušik [6]. Korozijsko ponašanje stoga je određeno konkurencijom između oksidacije, koja dovodi do zaštitnog stvaranja/održavanja aluminijevog oksida, i ulaska dušika koji dovodi do unutarnjeg nitriranja matrice legure stvaranjem AlN faze [6,10], što dovodi do ljuštenja tog područja zbog većeg toplinskog širenja AlN faze u usporedbi s matricom legure [9]. Prilikom izlaganja FeCrAl legura visokim temperaturama u atmosferama s kisikom ili drugim donorima kisika poput H2O ili CO2, oksidacija je dominantna reakcija, a stvara se aluminijev oksid, koji je nepropusni za kisik ili dušik na povišenim temperaturama i pruža zaštitu od njihovog prodiranja u matricu legure. Međutim, ako su izloženi redukcijskoj atmosferi (N2+H2) i zaštitnoj aluminijevom oksidu koji puca, započinje lokalna oksidacija odvajanja stvaranjem nezaštitnih Cr i Ferich oksida, koji pružaju povoljan put za difuziju dušika u feritnu matricu i stvaranje AlN faze [9]. Zaštitna (4.6) dušikova atmosfera često se primjenjuje u industrijskoj primjeni FeCrAl legura. Na primjer, otporni grijači u pećima za toplinsku obradu sa zaštitnom dušikovom atmosferom primjer su široke primjene FeCrAl legura u takvom okruženju. Autori izvještavaju da je brzina oksidacije FeCrAlY legura znatno sporija prilikom žarenja u atmosferi s niskim parcijalnim tlakom kisika [11]. Cilj istraživanja bio je utvrditi utječe li žarenje u plinu dušiku (99,996%) (4,6% nečistoća prema specifikaciji Messer®, razina nečistoće O2 + H2O < 10 ppm) na korozijsku otpornost legure FeCrAl (Kanthal AF) i u kojoj mjeri ovisi o temperaturi žarenja, njezinoj promjeni (termičko cikliranje) i brzini zagrijavanja.