Kanthal AF-legering 837 resistohm alchroom Y fekraal legering

Kanthal AF is 'n ferritiese yster-chroom-aluminium-legering (FeCrAl-legering) vir gebruik by temperature tot 1300°C (2370°F). Die legering word gekenmerk deur uitstekende oksidasieweerstand en baie goeie vormstabiliteit wat lei tot 'n lang elementleeftyd.

Kan-thal AF word tipies gebruik in elektriese verwarmingselemente in industriële oonde en huishoudelike toestelle.

Voorbeelde van toepassings in die toestelbedryf is in oop mika-elemente vir broodroosters, haardroërs, in kronkelvormige elemente vir waaierverwarmers en as oop spoelelemente op vesel-isolerende materiaal in keramiekglasverwarmers in stowe, in keramiekverwarmers vir kookplate, spoele op gevormde keramiekvesel vir kookplate met keramiekstoofplate, in hangende spoelelemente vir waaierverwarmers, in hangende reguit draadelemente vir verkoelers, konveksieverwarmers, in ystervarkelemente vir warmluggewere, verkoelers, tuimeldroërs.

Opsomming In die huidige studie word die korrosiemeganisme van kommersiële FeCrAl-legering (Kanthal AF) tydens uitgloeiing in stikstofgas (4.6) by 900 °C en 1200 °C uiteengesit. Isotermiese en termosikliese toetse met wisselende totale blootstellingstye, verhittingstempo's en uitgloeiingstemperature is uitgevoer. Oksidasietoetse in lug en stikstofgas is uitgevoer deur termogravimetriese analise. Die mikrostruktuur word gekenmerk deur skandeerelektronmikroskopie (SEM-EDX), Auger-elektronspektroskopie (AES) en gefokusde ioonbundel (FIB-EDX) analise. Die resultate toon dat die progressie van korrosie plaasvind deur die vorming van gelokaliseerde ondergrondse nitridasiestreke, saamgestel uit AlN-fasedeeltjies, wat die aluminiumaktiwiteit verminder en brosheid en afsplintering veroorsaak. Die prosesse van Al-nitriedvorming en Al-oksiedskaalgroei hang af van uitgloeiingstemperatuur en verhittingstempo. Daar is gevind dat nitridasie van die FeCrAl-legering 'n vinniger proses is as oksidasie tydens uitgloeiing in 'n stikstofgas met lae suurstofpartiële druk en die hoofrede vir legeringsdegradasie verteenwoordig.

Inleiding FeCrAl-gebaseerde legerings (Kanthal AF ®) is welbekend vir hul uitstekende oksidasieweerstand by verhoogde temperature. Hierdie uitstekende eienskap hou verband met die vorming van termodinamies stabiele alumina-skaal op die oppervlak, wat die materiaal teen verdere oksidasie beskerm [1]. Ten spyte van uitstekende korrosiebestandheidseienskappe, kan die leeftyd van die komponente wat van FeCrAl-gebaseerde legerings vervaardig word, beperk word as die onderdele gereeld aan termiese siklusse by verhoogde temperature blootgestel word [2]. Een van die redes hiervoor is dat die skaalvormende element, aluminium, in die legeringsmatriks in die ondergrondse area verbruik word as gevolg van die herhaalde termoskok-krake en hervorming van die alumina-skaal. As die oorblywende aluminiuminhoud onder kritieke konsentrasie daal, kan die legering nie meer die beskermende skaal hervorm nie, wat lei tot 'n katastrofiese wegbreekoksidasie deur die vorming van vinnig groeiende ystergebaseerde en chroomgebaseerde oksiede [3,4]. Afhangende van die omliggende atmosfeer en deurlaatbaarheid van oppervlakoksiede, kan dit verdere interne oksidasie of nitridasie en die vorming van ongewenste fases in die ondergrondse gebied vergemaklik [5]. Han en Young het getoon dat in alumina-skaalvormende NiCrAl-legerings, 'n komplekse patroon van interne oksidasie en nitridasie ontwikkel [6,7] tydens termiese siklusse by verhoogde temperature in 'n lugatmosfeer, veral in legerings wat sterk nitriedvormers soos Al en Ti bevat [4]. Chroomoksiedskale is bekend as stikstofdeurlaatbaar, en Cr2N vorm óf as 'n subskaallaag óf as interne neerslag [8,9]. Hierdie effek kan na verwagting meer ernstig wees onder termiese siklustoestande wat lei tot oksiedskaalkrake en die vermindering van die doeltreffendheid daarvan as 'n versperring vir stikstof [6]. Die korrosiegedrag word dus beheer deur die kompetisie tussen oksidasie, wat lei tot die beskermende aluminavorming/-instandhouding, en stikstofindringing wat lei tot interne nitridasie van die legeringsmatriks deur die vorming van die AlN-fase [6,10], wat lei tot die afsplintering van daardie gebied as gevolg van hoër termiese uitbreiding van die AlN-fase in vergelyking met die legeringsmatriks [9]. Wanneer FeCrAl-legerings aan hoë temperature in atmosfere met suurstof of ander suurstofskenkers soos H2O of CO2 blootgestel word, is oksidasie die dominante reaksie, en alumina-skaal vorm, wat ondeurdringbaar is vir suurstof of stikstof by verhoogde temperature en beskerming bied teen hul indringing in die legeringsmatriks. Maar, indien blootgestel aan reduksie-atmosfeer (N2+H2), en beskermende alumina-skaalkraak, begin 'n plaaslike wegbreekoksidasie deur die vorming van nie-beskermende Cr- en Ferich-oksiede, wat 'n gunstige pad bied vir stikstofdiffusie in die ferritiese matriks en die vorming van die AlN-fase [9]. Die beskermende (4.6) stikstofatmosfeer word gereeld toegepas in die industriële toepassing van FeCrAl-legerings. Weerstandsverwarmers in hittebehandelingsoond met 'n beskermende stikstofatmosfeer is byvoorbeeld 'n voorbeeld van die wydverspreide toepassing van FeCrAl-legerings in so 'n omgewing. Die outeurs rapporteer dat die oksidasietempo van die FeCrAlY-legerings aansienlik stadiger is wanneer dit in 'n atmosfeer met lae suurstofparsiële druk uitgegloei word [11]. Die doel van die studie was om te bepaal of uitgloeiing in (99.996%) stikstof (4.6) gas (Messer® spesifikasie onsuiwerheidsvlak O2 + H2O < 10 dpm) die korrosieweerstand van FeCrAl-legering (Kanthal AF) beïnvloed en in watter mate dit afhang van die uitgloeiingstemperatuur, die variasie daarvan (termiese siklus) en die verhittingstempo.