Kanthal AF slitina 837 resistohm alchrom Y fecrální 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 stabilitou, což má za následek dlouhou životnost prvku.

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

Příklady použití v průmyslu spotřebičů jsou v otevřených slídových prvcích pro toustovače, fény, v meandrových prvcích pro ohřívače ventilátorů a jako otevřené spirálové prvky na vláknité izolační hmotě v keramických sklokeramických topných tělesech ve sporácích, v keramických topných tělesech pro varné desky, spirály na lisovaných keramických vláknech pro varné desky s keramickými varnými deskami, v zavěšených spirálových prvcích pro ohřívače ventilátorů, v zavěšených rovných drátových prvcích pro radiátory, konvekční ohřívače, v dikobrazových prvcích pro horkovzdušné pistole, radiátory a sušičky prádla.

Abstrakt V této studii je popsán mechanismus koroze komerční slitiny FeCrAl (Kanthal AF) během žíhání v plynném dusíku (4.6) při teplotách 900 °C a 1200 °C. Byly provedeny izotermické a termocyklické testy s různými celkovými dobami expozice, rychlostmi ohřevu a teplotami žíhání. Oxidační testy na vzduchu a v plynném dusíku byly provedeny termogravimetrickou analýzou. Mikrostruktura je charakterizována pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM-EDX), Augerovy elektronové spektroskopie (AES) a analýzy fokusovaným iontovým svazkem (FIB-EDX). Výsledky ukazují, že postup koroze probíhá tvorbou lokalizovaných podpovrchových nitridačních oblastí, složených z částic fáze AlN, což snižuje aktivitu hliníku a způsobuje křehnutí a odlupování. Procesy tvorby nitridů Al a růstu oxidových povlaků Al závisí na teplotě žíhání a rychlosti ohřevu. Bylo zjištěno, že nitridace slitiny FeCrAl je rychlejší proces než oxidace během 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 oxidační odolnost při zvýšených teplotách. Tato vynikající vlastnost souvisí s tvorbou termodynamicky stabilního oxidu hlinitého na povrchu, který chrání materiál před další oxidací [1]. Navzdory vynikajícím vlastnostem odolnosti proti korozi může být životnost součástí vyrobených ze slitin na bázi FeCrAl omezená, pokud jsou díly často vystaveny tepelným cyklům při zvýšených teplotách [2]. Jedním z důvodů je, že prvek tvořící okují, hliník, je spotřebováván v matrici slitiny v podpovrchové oblasti v důsledku opakovaného tepelně šokového praskání a reformování oxidu hlinitého. Pokud zbývající obsah hliníku klesne pod kritickou koncentraci, slitina již nemůže reformovat ochrannou okují, což vede ke katastrofické oxidaci odtržením tvorbou rychle rostoucích oxidů na bázi železa a chromu [3,4]. V závislosti na okolní atmosféře a propustnosti 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 NiCrAl tvořících oxid hlinitý se během tepelného cyklování při zvýšených teplotách ve vzduchové atmosféře vyvíjí složitý vzorec vnitřní oxidace a nitridace [6,7], zejména ve slitinách, které obsahují silné nitridotvorné látky, jako je Al a Ti [4]. Oxidové povlaky chromu jsou známé svou propustností pro dusík a Cr2N se tvoří buď jako podvrstva povlaku, nebo jako vnitřní sraženina [8,9]. Lze očekávat, že tento efekt bude závažnější za podmínek tepelného cyklování, které vedou k praskání oxidových povlaků a snižují jejich účinnost jako bariéry proti dusíku [6]. Korozní chování je tedy řízeno konkurencí mezi oxidací, která vede k ochranné tvorbě/udržování oxidu hlinitého, a pronikáním dusíku, které vede k vnitřní nitridaci matrice slitiny tvorbou fáze AlN [6,10], což vede k odlupování této oblasti v důsledku vyšší tepelné roztažnosti fáze AlN ve srovnání s matricí slitiny [9]. Při vystavení slitin FeCrAl vysokým teplotám v atmosféře s kyslíkem nebo jinými donory kyslíku, jako je H2O nebo CO2, je dominantní reakcí oxidace a tvoří se oxidové okysličení, které je při zvýšených teplotách nepropustné pro kyslík nebo dusík a chrání před jejich vnikáním do matrice slitiny. Pokud jsou však slitiny FeCrAl vystaveny redukční atmosféře (N2+H2) a ochrannému oxidovému okysličení dochází k lokální oxidaci odtržením tvorbou nechránících oxidů Cr a Ferich, které poskytují příznivou cestu pro difuzi dusíku do feritické matrice a tvorbu fáze AlN [9]. Ochranná (4.6) dusíková atmosféra se často používá v průmyslových aplikacích slitin FeCrAl. Například odporové ohřívače v pecích pro tepelné zpracování s ochrannou dusíkovou atmosférou jsou příkladem širokého použití slitin FeCrAl v takovém prostředí. Autoři uvádějí, že rychlost oxidace slitin FeCrAlY je podstatně pomalejší při žíhání v atmosféře s nízkým parciálním tlakem kyslíku [11]. Cílem studie bylo zjistit, zda žíhání v plynu dusíku (4,6) (specifikaci Messer®, obsah nečistot O2 + H2O < 10 ppm) ovlivňuje korozní odolnost slitiny FeCrAl (Kanthal AF) a do jaké míry závisí na teplotě žíhání, jejích změnách (termickém cyklování) a rychlosti ohřevu.