Kanthal AF сплав 837 resistohm alchrome Y фекральний сплав

Kanthal AF — це феритний залізо-хром-алюмінієвий сплав (сплав FeCrAl) для використання при температурах до 1300°C (2370°F).Сплав характеризується чудовою стійкістю до окислення та дуже хорошою стабільністю форми, що забезпечує тривалий термін служби елемента.

Kan-thal AF зазвичай використовується в електричних нагрівальних елементах промислових печей і побутової техніки.

Прикладом застосування в побутовій промисловості є відкриті слюдяні елементи для тостерів, фенів, елементи звивистої форми для обігрівачів вентиляторів і як відкриті змійовикові елементи на волокнистому ізоляційному матеріалі в скляних керамічних верхніх нагрівачах у рядах, у керамічних нагрівачах для кип’ятіння плит, змійовиків на формованому керамічному волокні для плит із склокерамічною плитою, у підвісних елементах змійовика для тепловентиляторів, у підвісних елементах прямого дроту для радіаторів, конвекційних обігрівачів, у елементах дикобраза для фенів, радіаторів, сушильних машин.

Анотація У цьому дослідженні описано механізм корозії комерційного сплаву FeCrAl (Kanthal AF) під час відпалу в азоті (4.6) при 900 °C і 1200 °C.Були проведені ізотермічні та термоциклічні випробування зі зміною загального часу витримки, швидкості нагріву та температури відпалу.Тест на окислення на повітрі та в азоті проводили за допомогою термогравіметричного аналізу.Мікроструктуру характеризують за допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM-EDX), Оже-електронної спектроскопії (AES) та аналізу сфокусованого пучка іонів (FIB-EDX).Результати показують, що прогресування корозії відбувається через утворення локалізованих підповерхневих областей азотування, що складаються з частинок фази AlN, що знижує активність алюмінію та викликає крихкість і розшарування.Процеси утворення нітриду Al і зростання накипу Al-оксиду залежать від температури відпалу та швидкості нагрівання.Було встановлено, що азотування сплаву FeCrAl є швидшим процесом, ніж окислення під час відпалу в азоті з низьким парціальним тиском кисню, і є основною причиною деградації сплаву.

Вступ Сплави на основі FeCrAl (Kanthal AF ®) добре відомі своєю чудовою стійкістю до окислення при підвищених температурах.Ця чудова властивість пов’язана з утворенням на поверхні термодинамічно стабільної окалини оксиду алюмінію, яка захищає матеріал від подальшого окислення [1].Незважаючи на чудову корозійну стійкість, термін служби компонентів, виготовлених зі сплавів на основі FeCrAl, може бути обмежений, якщо деталі часто піддаються термічному циклу при підвищених температурах [2].Однією з причин цього є те, що елемент, що утворює окалину, алюміній, витрачається в матриці сплаву в приповерхневій зоні внаслідок повторного термоударного розтріскування та реформування окалини оксиду алюмінію.Якщо вміст алюмінію, що залишився, знижується нижче критичної концентрації, сплав більше не може відновлювати захисну осадку, що призводить до катастрофічного відривного окислення шляхом утворення швидко зростаючих оксидів на основі заліза та хрому [3,4].Залежно від навколишньої атмосфери та проникності поверхневих оксидів це може сприяти подальшому внутрішньому окисленню або нітридації та утворенню небажаних фаз у підповерхневій області [5].Хан і Янг показали, що в сплавах Ni Cr Al, що утворюють накип, розвивається складна картина внутрішнього окислення та азотування [6,7] під час термоциклування при підвищених температурах у повітряній атмосфері, особливо в сплавах, які містять сильні нітридоутворювачі, такі як Al та Ti [4].Відомо, що окалини оксиду хрому є проникними для азоту, а Cr2N утворюється або у вигляді підшарку, або у вигляді внутрішнього осаду [8,9].Можна очікувати, що цей ефект буде більш серйозним в умовах термічного циклу, що призводить до розтріскування накипу оксиду та зниження його ефективності як бар’єру для азоту [6].Корозійна поведінка, таким чином, регулюється конкуренцією між окисленням, яке призводить до утворення/підтримки захисного оксиду алюмінію, та проникненням азоту, що призводить до внутрішнього азотування матриці сплаву шляхом утворення фази AlN [6, 10], що призводить до розколювання в цій області за рахунок більшого теплового розширення фази AlN порівняно з матрицею сплаву [9].При впливі високих температур на сплави FeCrAl в атмосферах з киснем або іншими донорами кисню, такими як H2O або CO2, домінуючою реакцією є окислення, і утворюється накип оксиду алюмінію, який непроникний для кисню або азоту при підвищених температурах і забезпечує захист від їх проникнення всередину матриця сплаву.Але, якщо піддатися відновній атмосфері (N2+H2) і захисній окалині глинозему розтріснутися, починається локальне відривне окислення з утворенням незахисних оксидів Cr і Ferich, які забезпечують сприятливий шлях для дифузії азоту в феритну матрицю та формування фази AlN [9].Захисна (4.6) атмосфера азоту часто застосовується при промисловому застосуванні сплавів FeCrAl.Наприклад, резистивні нагрівачі в печах термообробки із захисною атмосферою азоту є прикладом широкого застосування сплавів FeCrAl у такому середовищі.Автори повідомляють, що швидкість окиснення сплавів FeCrAlY значно сповільнюється при відпалі в атмосфері з низьким парціальним тиском кисню [11].Мета дослідження полягала в тому, щоб визначити, чи впливає відпал у (99,996%) азоті (4,6) (рівень домішок Messer® Spec. O2 + H2O < 10 ppm) на корозійну стійкість сплаву FeCrAl (Kanthal AF) і якою мірою це залежить від температури відпалу, її зміни (термоциклування) і швидкості нагрівання.