Kanthal AF slitina 837 rezistohm alchrome Y fekální slitina

Kanthal AF je feritická slitina železa, chromu a hliníku (slitina FeCrAl) pro použití při teplotách až 1300 °C (2370 °F). Slitina se vyznačuje vynikající odolností proti oxidaci a velmi dobrou tvarovou stálostí, což má za následek dlouhou životnost prvku.

Kan-thal AF se obvykle používá v elektrických topných prvcích v průmyslových pecích a domácích spotřebičích.

Příklady aplikací v průmyslu spotřebičů jsou v otevřených slídových prvcích pro toustovače, vysoušeče vlasů, v meandrovitých prvcích pro ohřívače ventilátorů a jako otevřené spirálové prvky na vláknitém izolačním materiálu v keramických skleněných top ohřívačích v řadách, v keramických ohřívačích pro varné desky, spirály na tvarovaném keramickém vláknu pro varné desky s keramickými varnými deskami, v závěsných spirálových prvcích pro ventilátorové ohřívače, v závěsných rovných drátěných prvcích pro radiátory, konvekční ohřívače, v dikobrazových prvcích pro horkovzdušné pistole, radiátory, sušičky prádla.

Abstrakt V této studii je nastíněn korozní mechanismus komerční slitiny FeCrAl (Kanthal AF) během žíhání v plynném dusíku (4.6) při 900 °C a 1200 °C. Byly provedeny izotermické a termocyklické testy s různými celkovými expozičními časy, rychlostmi ohřevu a teplotami žíhání. Oxidační test na vzduchu a plynném dusíku byl proveden termogravimetrickou analýzou. Mikrostruktura je charakterizována rastrovací elektronovou mikroskopií (SEM-EDX), Augerovou elektronovou spektroskopií (AES) a analýzou fokusovaného iontového svazku (FIB-EDX). Výsledky ukazují, že k progresi koroze dochází prostřednictvím tvorby lokalizovaných podpovrchových nitridačních oblastí, složených z částic fáze AlN, což snižuje aktivitu hliníku a způsobuje křehnutí a odlupování. Procesy tvorby Al-nitridu a růstu Al-oxidu závisí na teplotě žíhání a rychlosti ohřevu. Bylo zjištěno, že nitridace slitiny FeCrAl je rychlejší proces než oxidace při žíhání v plynném dusíku s nízkým parciálním tlakem kyslíku a představuje hlavní příčinu degradace slitiny.

Úvod Slitiny na bázi FeCrAl (Kanthal AF ®) jsou dobře známé pro svou vynikající odolnost proti oxidaci při zvýšených teplotách. Tato vynikající vlastnost souvisí s tvorbou termodynamicky stabilního oxidu hlinitého na povrchu, který chrání materiál před další oxidací [1]. Navzdory vynikající odolnosti proti korozi může být životnost součástí vyrobených ze slitin na bázi FeCrAl omezena, pokud jsou součásti často vystaveny tepelným cyklům při zvýšených teplotách [2]. Jedním z důvodů je to, že prvek tvořící okují, hliník, se spotřebovává v matrici slitiny v podpovrchové oblasti v důsledku opakovaného praskání tepelným šokem a reformování okují oxidu hlinitého. Pokud se zbývající obsah hliníku sníží pod kritickou koncentraci, slitina již nemůže obnovit ochrannou vrstvu, což má za následek katastrofickou odtrženou oxidaci tvorbou rychle rostoucích oxidů na bázi železa a chrómu [3,4]. V závislosti na okolní atmosféře a permeabilitě povrchových oxidů to může usnadnit další vnitřní oxidaci nebo nitridaci a tvorbu nežádoucích fází v podpovrchové oblasti [5]. Han a Young prokázali, že ve slitinách oxidu hlinitého tvořících slitiny Ni Cr Al se během tepelného cyklování při zvýšených teplotách ve vzdušné atmosféře vyvíjí složitý model vnitřní oxidace a nitridace [6,7], zejména ve slitinách, které obsahují silné nitridové látky, jako je Al. a Ti [4]. Je známo, že okují oxidu chrómu jsou propustné pro dusík a Cr2N se tvoří buď jako podvrstva nebo jako vnitřní sraženina [8,9]. Lze očekávat, že tento účinek bude závažnější za podmínek tepelného cyklování, které vedou k praskání oxidových okují a snižují jeho účinnost jako bariéry pro dusík [6]. Korozní chování je tedy řízeno konkurencí mezi oxidací, která vede k tvorbě/údržbě ochranného oxidu hlinitého, a pronikáním dusíku vedoucím k vnitřní nitridaci matrice slitiny tvorbou AlN fáze [6,10], což vede k odlupování tato oblast v důsledku vyšší tepelné roztažnosti AlN fáze ve srovnání se slitinovou matricí [9]. Při vystavení slitin FeCrAl vysokým teplotám v atmosféře s kyslíkem nebo jinými donory kyslíku, jako je H2O nebo CO2, je dominující reakcí oxidace a tvoří se oxid hlinitý, který je při zvýšených teplotách nepropustný pro kyslík nebo dusík a poskytuje ochranu proti jejich vniknutí do slitinová matrice. Pokud je však vystavena redukční atmosféře (N2+H2) a dochází k popraskání ochranného oxidu hlinitého, začne lokální průlomová oxidace tvorbou nechránících oxidů Cr a Ferich, které poskytují příznivou cestu pro difúzi dusíku do feritické matrice a tvorbu fáze AlN [9]. Ochranná (4,6) dusíková atmosféra se často používá při průmyslové aplikaci slitin FeCrAl. Například odporové ohřívače v pecích na tepelné zpracování s ochrannou dusíkovou atmosférou jsou příkladem široké aplikace slitin FeCrAl v takovém prostředí. Autoři uvádějí, že rychlost oxidace slitin FeCrAlY je výrazně nižší při žíhání v atmosféře s nízkými parciálními tlaky kyslíku [11]. Cílem studie bylo zjistit, zda žíhání v (99,996 %) plynném dusíku (4,6) (Messer® spec. hladina nečistot O2 + H2O < 10 ppm) ovlivňuje korozní odolnost slitiny FeCrAl (Kanthal AF) a do jaké míry na teplotě žíhání, její variaci (tepelné cyklování) a rychlosti ohřevu.