Kanthal AF sulam 837 resistohm alchrome Y fecral sulam

Kanthal AF on ferriitne raua-kroom-alumiiniumi sulam (FeCrAl sulam), mis on mõeldud kasutamiseks temperatuuridel kuni 1300 °C (2370 °F). Sulamit iseloomustab suurepärane oksüdatsioonikindlus ja väga hea vormi stabiilsus, mille tulemuseks on pikk elemendi kasutusiga.

Kan-thal AF-i kasutatakse tavaliselt tööstuslike ahjude ja kodumasinate elektrilistes kütteelementides.

Seadmetööstuses on näiteks avatud vilgukivi elemendid röstritele, föönidele, meander-kujulised elemendid ventilaatorküttekehadele ja avatud spiraalelemendid kiudisolatsioonimaterjalil keraamilistes klaasist pealisküttekehades, keraamilistes küttekehades keeduplaatide, rullide jaoks vormitud keraamilistel kiududel keraamiliste pliidiplaatidega küpsetusplaatidele, riputatud spiraalelementides ventilaatoritele, riputatud sirge traatelementides radiaatoritele, konvektsioonkuumutitele, porcupin elementides kuumaõhupüstolitele, radiaatoritele, trummelkuivatitele.

Abstraktne Käesolevas uuringus kirjeldatakse kaubandusliku FeCrAl sulami (Kanthal AF) korrosioonimehhanismi gaasilises lämmastikus (4.6) temperatuuril 900 °C ja 1200 °C lõõmutamisel. Viidi läbi isotermilised ja termotsüklilised testid erinevate kokkupuuteaegade, kuumutamiskiiruste ja lõõmutamistemperatuuridega. Oksüdatsioonikatse õhus ja gaasilises lämmastikus viidi läbi termogravimeetrilise analüüsi abil. Mikrostruktuuri iseloomustavad skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM-EDX), Augeri elektronspektroskoopia (AES) ja fokuseeritud ioonkiire (FIB-EDX) analüüs. Tulemused näitavad, et korrosiooni progresseerumine toimub AlN-faasi osakestest koosnevate lokaalsete maa-aluste nitridatsioonipiirkondade moodustumisega, mis vähendab alumiiniumi aktiivsust ning põhjustab rabedust ja lõhenemist. Al-nitriidi moodustumise ja Al-oksiidi katlakivi kasvu protsessid sõltuvad lõõmutamistemperatuurist ja kuumutamiskiirusest. Leiti, et FeCrAl sulami nitrideerimine on kiirem protsess kui oksüdatsioon madala hapniku osarõhuga gaasilises lämmastikgaasis lõõmutamise ajal ja see on sulami lagunemise peamine põhjus.

Sissejuhatus FeCrAl-põhised sulamid (Kanthal AF ®) on hästi tuntud oma suurepärase oksüdatsioonikindluse poolest kõrgetel temperatuuridel. See suurepärane omadus on seotud termodünaamiliselt stabiilse alumiiniumoksiidi katlakivi moodustumisega pinnal, mis kaitseb materjali edasise oksüdatsiooni eest [1]. Vaatamata suurepärastele korrosioonikindlusomadustele võib FeCrAl-põhistest sulamitest valmistatud komponentide eluiga olla piiratud, kui osad puutuvad sageli kokku termilise tsükliga kõrgel temperatuuril [2]. Selle üheks põhjuseks on katlakivi moodustav element, alumiinium, kulub sulamimaatriksis maa-aluses piirkonnas alumiiniumoksiidi katlakivi korduva termošokipragunemise ja reformimise tõttu. Kui järelejäänud alumiiniumisisaldus väheneb alla kriitilise kontsentratsiooni, ei saa sulam kaitsekatet enam muuta, mille tulemuseks on katastroofiline oksüdatsioon kiiresti kasvavate raua- ja kroomipõhiste oksiidide moodustumisel [3,4]. Olenevalt ümbritsevast atmosfäärist ja pinnaoksiidide läbilaskvusest võib see soodustada edasist sisemist oksüdatsiooni või nitridimist ning soovimatute faaside moodustumist maa-aluses piirkonnas [5]. Han ja Young on näidanud, et alumiiniumoksiidi skaala moodustavates Ni Cr Al sulamites kujuneb õhuatmosfääris kõrgendatud temperatuuridel termilise tsükli käigus välja keeruka sisemise oksüdatsiooni ja nitridatsiooni muster [6, 7], eriti sulamites, mis sisaldavad tugevaid nitriidimoodustajaid nagu Al. ja Ti [4]. Kroomoksiidi soomused on teadaolevalt lämmastikku läbilaskvad ja Cr2N moodustub kas alamkatlakihina või sisemise sadena [8,9]. Eeldatakse, et see mõju on tugevam termilise tsükli tingimustes, mis põhjustavad oksiidkatlakivi pragunemist ja vähendavad selle tõhusust lämmastiku barjäärina [6]. Korrosioonikäitumist reguleerib seega konkurents oksüdatsiooni vahel, mis viib kaitsva alumiiniumoksiidi moodustumiseni/säilitamiseni, ja lämmastiku sissepääsu vahel, mis põhjustab sulamimaatriksi sisemist nitridatsiooni AlN faasi moodustumisega [6,10], mis põhjustab alumiiniumoksiidi laialivalgumist. see piirkond AlN faasi suurema soojuspaisumise tõttu võrreldes sulamimaatriksiga [9]. Kui FeCrAl sulamid puutuvad kokku kõrgete temperatuuridega atmosfääris koos hapniku või muude hapniku doonoritega, nagu H2O või CO2, on domineerivaks reaktsiooniks oksüdatsioon ja moodustub alumiiniumoksiidi katlakivi, mis ei lase kõrgel temperatuuril läbi hapnikku ega lämmastikku ja kaitseb nende sissetungimise eest sulamimaatriks. Kui aga kokkupuutel redutseeriva atmosfääriga (N2+H2) ja kaitsva alumiiniumoksiidi skaala praguga, algab lokaalne eralduv oksüdatsioon, mille käigus moodustuvad mittekaitsvad Cr ja Ferich oksiidid, mis loovad soodsa tee lämmastiku difusiooniks ferriitmaatriksisse ja moodustumiseks. AlN faasist [9]. Kaitsvat (4.6) lämmastikuatmosfääri kasutatakse sageli FeCrAl sulamite tööstuslikul kasutamisel. Näiteks kaitsva lämmastikuatmosfääriga kuumtöötlusahjude takistussoojendid on näide FeCrAl sulamite laialdasest kasutamisest sellises keskkonnas. Autorid teatavad, et FeCrAlY sulamite oksüdatsioonikiirus on madala hapniku osarõhuga atmosfääris lõõmutamisel tunduvalt aeglasem [11]. Uuringu eesmärk oli välja selgitada, kas lõõmutamine (99,996%) lämmastikgaasis (4,6) (Messer® spetsifikatsiooniga lisanditase O2 + H2O < 10 ppm) mõjutab FeCrAl sulami (Kanthal AF) korrosioonikindlust ja mil määral see sõltub. lõõmutamistemperatuuri, selle kõikumise (termiline tsükkel) ja kuumutamiskiiruse kohta.