Stop Kanthal AF 837 resistohm alchrome Y stop fekralny

Kanthal AF to ferrytyczny stop żelaza, chromu i aluminium (stop FeCrAl) przeznaczony do stosowania w temperaturach do 1300°C (2370°F). Stop charakteryzuje się doskonałą odpornością na utlenianie i bardzo dobrą stabilnością kształtu, co przekłada się na długą żywotność elementów.

Kan-thal AF jest zwykle stosowany w elementach grzejnych w piecach przemysłowych i urządzeniach gospodarstwa domowego.

Przykłady zastosowań w przemyśle AGD obejmują otwarte elementy mikowe do tosterów, suszarek do włosów, elementy o kształcie meandrów do grzejników wentylatorowych oraz otwarte elementy wężownicowe na izolacyjnym materiale włóknistym w ceramicznych szklanych grzejnikach w kuchenkach, ceramiczne grzejniki do płyt grzewczych, wężownice na formowanym włóknie ceramicznym do płyt grzewczych z ceramicznymi płytami grzewczymi, podwieszane elementy wężownicowe do grzejników wentylatorowych, podwieszane elementy z prostego drutu do grzejników, grzejników konwekcyjnych, elementy typu porcupine do pistoletów na gorące powietrze, grzejników, suszarek bębnowych.

Streszczenie W niniejszym badaniu przedstawiono mechanizm korozji komercyjnego stopu FeCrAl (Kanthal AF) podczas wyżarzania w azocie (4.6) w temperaturze 900 °C i 1200 °C. Przeprowadzono testy izotermiczne i termocykliczne ze zmiennym całkowitym czasem ekspozycji, szybkością nagrzewania i temperaturą wyżarzania. Test utleniania w powietrzu i azocie przeprowadzono metodą analizy termograwimetrycznej. Mikrostrukturę scharakteryzowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM-EDX), spektroskopii elektronów Augera (AES) i analizy zogniskowaną wiązką jonów (FIB-EDX). Wyniki pokazują, że postęp korozji następuje poprzez tworzenie lokalnych podpowierzchniowych obszarów azotowania, składających się z cząstek fazy AlN, co zmniejsza aktywność aluminium i powoduje kruchość i odpryskiwanie. Procesy tworzenia azotku Al i wzrostu zgorzeliny tlenku Al zależą od temperatury wyżarzania i szybkości nagrzewania. Stwierdzono, że azotowanie stopu FeCrAl jest szybszym procesem niż utlenianie podczas wyżarzania w atmosferze azotu przy niskim ciśnieniu parcjalnym tlenu i stanowi główną przyczynę degradacji stopu.

Wprowadzenie Stopy na bazie FeCrAl (Kanthal AF ®) są dobrze znane ze swojej doskonałej odporności na utlenianie w podwyższonych temperaturach. Ta doskonała właściwość jest związana z tworzeniem termodynamicznie stabilnej zgorzeliny tlenku glinu na powierzchni, która chroni materiał przed dalszym utlenianiem [1]. Pomimo doskonałych właściwości odporności na korozję, żywotność elementów wykonanych ze stopów na bazie FeCrAl może być ograniczona, jeśli części są często narażone na cykle termiczne w podwyższonych temperaturach [2]. Jednym z powodów jest to, że pierwiastek tworzący zgorzelinę, aluminium, jest zużywany w osnowie stopu w obszarze podpowierzchniowym z powodu powtarzającego się pękania termicznego i reformowania zgorzeliny tlenku glinu. Jeśli pozostała zawartość aluminium zmniejszy się poniżej stężenia krytycznego, stop nie może już odnowić ochronnej zgorzeliny, co skutkuje katastrofalnym utlenianiem odłamkowym przez tworzenie szybko rosnących tlenków na bazie żelaza i chromu [3,4]. W zależności od otaczającej atmosfery i przepuszczalności tlenków powierzchniowych może to ułatwić dalsze wewnętrzne utlenianie lub azotowanie i tworzenie niepożądanych faz w obszarze podpowierzchniowym [5]. Han i Young wykazali, że w stopach Ni, Cr, Al tworzących osad z tlenku glinu, rozwija się złożony wzór wewnętrznego utleniania i azotowania [6,7] podczas cykli termicznych w podwyższonych temperaturach w atmosferze powietrza, szczególnie w stopach zawierających silne związki azototwórcze, takie jak Al i Ti [4]. Wiadomo, że osady tlenku chromu są przepuszczalne dla azotu, a Cr2N tworzy się albo jako warstwa podzgorzelinowa, albo jako osad wewnętrzny [8,9]. Można się spodziewać, że ten efekt będzie poważniejszy w warunkach cykli termicznych, które prowadzą do pękania osadu tlenkowego i zmniejszają jego skuteczność jako bariery dla azotu [6]. Zachowanie korozyjne jest zatem regulowane przez konkurencję między utlenianiem, które prowadzi do tworzenia/utrzymywania ochronnego tlenku glinu, a wnikaniem azotu, co prowadzi do wewnętrznego azotowania osnowy stopu przez tworzenie fazy AlN [6,10], co prowadzi do odpryskiwania tego obszaru ze względu na wyższą rozszerzalność cieplną fazy AlN w porównaniu z osnową stopu [9]. Podczas wystawiania stopów FeCrAl na działanie wysokich temperatur w atmosferach z tlenem lub innymi donorami tlenu, takimi jak H2O lub CO2, utlenianie jest dominującą reakcją i tworzy się osad tlenku glinu, który jest nieprzepuszczalny dla tlenu lub azotu w podwyższonych temperaturach i zapewnia ochronę przed ich wnikaniem do osnowy stopu. Jednak w przypadku wystawienia na działanie atmosfery redukcyjnej (N2+H2) i ochronnego pęknięcia osadu tlenku glinu, rozpoczyna się lokalne utlenianie oderwane przez tworzenie nieochronnych tlenków Cr i Fericha, które zapewniają korzystną ścieżkę dla dyfuzji azotu do osnowy ferrytycznej i tworzenia fazy AlN [9]. Ochronna (4.6) atmosfera azotu jest często stosowana w przemysłowym zastosowaniu stopów FeCrAl. Na przykład, grzałki oporowe w piecach do obróbki cieplnej z ochronną atmosferą azotu stanowią przykład powszechnego zastosowania stopów FeCrAl w takim środowisku. Autorzy podają, że szybkość utleniania stopów FeCrAlY jest znacznie wolniejsza podczas wyżarzania w atmosferze o niskim ciśnieniu parcjalnym tlenu [11]. Celem badania było określenie, czy wyżarzanie w (99,996%) azocie (4,6) (poziom zanieczyszczeń O2 + H2O według specyfikacji Messer® < 10 ppm) wpływa na odporność korozyjną stopu FeCrAl (Kanthal AF) i w jakim stopniu zależy to od temperatury wyżarzania, jej zmienności (cykli termicznych) i szybkości nagrzewania.