Kanthal AF κράμα 837 αντίσταση Alchrome y Fecral κράμα

Το Kanthal AF είναι ένα κράμα σιδήρου-χρωμίου-αλουμινίου (κράμα FECRAL) για χρήση σε θερμοκρασίες έως 1300 ° C (2370 ° F). Το κράμα χαρακτηρίζεται από εξαιρετική αντίσταση οξείδωσης και πολύ καλή σταθερότητα μορφής με αποτέλεσμα τη διάρκεια ζωής μεγάλου στοιχείου.

Το KAN-Thal AF χρησιμοποιείται συνήθως σε ηλεκτρικά στοιχεία θέρμανσης σε βιομηχανικούς κλιβάνους και οικιακές συσκευές.

Το παράδειγμα των εφαρμογών στη βιομηχανία συσκευών βρίσκονται σε ανοιχτά στοιχεία μαρμαρυγίας για φρυγανιέρες, στεγνωτήρια μαλλιών, σε στοιχεία σχήματος με μαργαριταρένια για θερμαντήρες ανεμιστήρων και ως ανοιχτά στοιχεία πηνίου σε ινώδεις μονωτικές υλικές σε κεραμικά γυαλί θερμαντήρες σε εύρους, σε κέλυφος με κέλυφος για τα χόμπι των κελύφους για τα κελύφη για τα κέλυφος των κελών για τα κέλυφος των κελύφων για τα κέλυφος των κελύφων για τα κέλυφος για τα κέλυφος για τα exements ceram θερμαντήρες, θερμαντήρες μεταφοράς, σε στοιχεία από πορφυρίτες για όπλα ζεστού αέρα, θερμαντικά σώματα, στεγνωτήρια.

Περίληψη Στην παρούσα μελέτη, περιγράφεται ο μηχανισμός διάβρωσης του εμπορικού κράματος Fecral (Kanthal AF) κατά τη διάρκεια της ανόπτησης σε αέριο αζώτου (4.6) στους 900 ° C και 1200 ° C. Διεξήχθησαν ισοθερμικές και θερμο-κυκλικές δοκιμές με διαφορετικούς συνολικούς χρόνους έκθεσης, ρυθμούς θέρμανσης και θερμοκρασίες ανόπτησης. Η δοκιμή οξείδωσης στον αέρα και το αέριο αζώτου διεξήχθη με θερμοβαρυμετρική ανάλυση. Η μικροδομή χαρακτηρίζεται από ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM-EDX), ηλεκτρονική φασματοσκοπία Auger (AES) και ανάλυση εστιασμένης δέσμης ιόντων (FIB-EDX). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η εξέλιξη της διάβρωσης λαμβάνει χώρα μέσω του σχηματισμού εντοπισμένων περιοχών νιριδίωσης υπόγειας επιφάνειας, που αποτελούνται από σωματίδια φάσης ALN, τα οποία μειώνουν τη δραστηριότητα του αλουμινίου και προκαλούν την καταστροφή και την εκτόξευση. Οι διαδικασίες σχηματισμού al-νιτριδίου και αύξησης της κλίμακας al-οξειδίου εξαρτώνται από τη θερμοκρασία ανόπτησης και τον ρυθμό θέρμανσης. Διαπιστώθηκε ότι η νιτρίδωση του κράματος FECRAL είναι ταχύτερη διαδικασία από την οξείδωση κατά την ανόπτηση σε αέριο αζώτου με χαμηλή μερική πίεση οξυγόνου και αντιπροσωπεύει την κύρια αιτία αποικοδόμησης κράματος.

Εισαγωγή Τα κράματα που βασίζονται σε FECRAL (Kanthal AF®) είναι γνωστά για την ανώτερη αντίσταση οξείδωσης σε αυξημένες θερμοκρασίες. Αυτή η εξαιρετική ιδιότητα σχετίζεται με το σχηματισμό θερμοδυναμικά σταθερής κλίμακας αλουμίνας στην επιφάνεια, η οποία προστατεύει το υλικό από περαιτέρω οξείδωση [1]. Παρά τις ανώτερες ιδιότητες αντίστασης στη διάβρωση, η διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων που κατασκευάζονται από κράματα με βάση το FECRAL μπορεί να περιοριστεί εάν τα μέρη είναι συχνά εκτεθειμένα σε θερμικό κύκλο σε αυξημένες θερμοκρασίες [2]. Ένας από τους λόγους για αυτό είναι ότι το στοιχείο σχηματισμού κλίμακας, το αλουμίνιο, καταναλώνεται στη μήτρα κράματος στην υπόγεια περιοχή λόγω της επαναλαμβανόμενης ρωγμής και της μεταρρύθμισης της κλίμακας αλουμίνας. Εάν η υπόλοιπη περιεκτικότητα σε αλουμίνιο μειωθεί κάτω από την κρίσιμη συγκέντρωση, το κράμα δεν μπορεί πλέον να μεταρρυθμίσει την προστατευτική κλίμακα, με αποτέλεσμα μια καταστροφική οξείδωση αποσύνδεσης με τον σχηματισμό ταχέως αναπτυσσόμενων οξειδίων με βάση το σίδηρο και με βάση το χρωμίου [3,4]. Ανάλογα με την περιβάλλουσα ατμόσφαιρα και τη διαπερατότητα των επιφανειακών οξειδίων, αυτό μπορεί να διευκολύνει την περαιτέρω εσωτερική οξείδωση ή τη νιτρίωση και τον σχηματισμό ανεπιθύμητων φάσεων στην περιοχή υπογείων [5]. Ο Han και οι Young έδειξαν ότι στην κλίμακα αλουμίνας που σχηματίζουν κράματα Ni Cr al, ένα σύνθετο πρότυπο εσωτερικής οξείδωσης και νιτρίδωση αναπτύσσεται [6,7] κατά τη διάρκεια της θερμικής ποδηλασίας σε αυξημένες θερμοκρασίες σε ατμόσφαιρα αέρα, ειδικά σε κράματα που περιέχουν ισχυρούς διαμορφωτές νιτριδίου όπως AL και TI [4]. Οι κλίμακες οξειδίου του χρωμίου είναι γνωστό ότι είναι διαπερατές από το άζωτο και το Cr2 n σχηματίζεται είτε ως υπο-κλίμακα στρώμα είτε ως εσωτερικό ίζημα [8,9]. Αυτή η επίδραση μπορεί να αναμένεται να είναι πιο σοβαρή υπό συνθήκες θερμικής ποδηλασίας που οδηγούν σε ρωγμές της κλίμακας οξειδίου και μειώνοντας την αποτελεσματικότητά του ως εμπόδιο στο άζωτο [6]. Η συμπεριφορά της διάβρωσης διέπεται έτσι από τον ανταγωνισμό μεταξύ της οξείδωσης, που οδηγεί στην προστατευτική σχηματισμό/συντήρηση της αλουμίνας και η είσοδος αζώτου που οδηγεί σε εσωτερική νιτροποίηση της μήτρας κράματος με σχηματισμό φάσης ALN [6,10], που οδηγεί στην εκτόξευση της περιοχής αυτή λόγω της υψηλότερης θερμικής επέκτασης της φάσης ALN σε σύγκριση με την εσωτερική μάζα του κράματος [9]. Όταν εκθέτουν κράματα FECRAL σε υψηλές θερμοκρασίες σε ατμόσφαιρες με οξυγόνο ή άλλους δότες οξυγόνου όπως H2O ή CO2, η οξείδωση είναι η κυρίαρχη αντίδραση και οι μορφές κλίμακας αλουμίνας, η οποία είναι αδιαπέραστη από το οξυγόνο ή το άζωτο σε αυξημένες θερμοκρασίες και παρέχει προστασία από την εισβολή τους στη μήτρα αλλοίωσης. Όμως, εάν εκτίθεται σε ατμόσφαιρα μείωσης (N2+H2) και προστατευτική ρωγμή κλίμακας αλουμίνας, μια τοπική οξείδωση που ξεκίνησε από το σχηματισμό μη προστατευτικών οξειδίων Cr και Ferich, τα οποία παρέχουν μια ευνοϊκή διαδρομή για τη διάχυση του αζώτου στη φερριτική μήτρα και τον σχηματισμό της φάσης ALN [9]. Η προστατευτική (4.6) ατμόσφαιρα αζώτου εφαρμόζεται συχνά στη βιομηχανική εφαρμογή των κραμάτων FECRAL. Για παράδειγμα, οι θερμαντήρες αντίστασης σε θερμικούς κλιβάνους με προστατευτική ατμόσφαιρα αζώτου είναι ένα παράδειγμα της ευρέως διαδεδομένης εφαρμογής των κραμάτων κηλίδων σε ένα τέτοιο περιβάλλον. Οι συγγραφείς αναφέρουν ότι ο ρυθμός οξείδωσης των κραλών κραμάτων είναι σημαντικά πιο αργός όταν ανόπτηση σε μια ατμόσφαιρα με χαμηλές μερικές πιέσεις οξυγόνου [11]. Σκοπός της μελέτης ήταν να προσδιοριστεί εάν η ανόπτηση στο (99,996%) αζώτου (4.6) αέριο (Messer® Spec. Επίπεδο ακαθαρσίας O2 + H2O <10 ppm) επηρεάζει την αντίσταση στη διάβρωση του κράματος FECRAL (Kanthal AF) και σε ποιο βαθμό εξαρτάται από τη θερμοκρασία ανακατασκευής, την παραλλαγή του (θερμική κυλίνδιση) και τη θερμότητα.