Kanthal AF zliatina 837 rezistohm alchróm Y fekálna zliatina

Kanthal AF je feritická zliatina železa, chrómu a hliníka (zliatina FeCrAl) na použitie pri teplotách do 1300 °C (2370 °F). Zliatina sa vyznačuje vynikajúcou odolnosťou proti oxidácii a veľmi dobrou tvarovou stálosťou, čo má za následok dlhú životnosť prvku.

Kan-thal AF sa zvyčajne používa v elektrických vykurovacích prvkoch v priemyselných peciach a domácich spotrebičoch.

Príklady aplikácií v priemysle spotrebičov sú v otvorených sľudových prvkoch pre hriankovače, sušiče vlasov, v meandrovitých prvkoch pre ohrievače ventilátorov a ako otvorené špirálové prvky na vláknitom izolačnom materiáli v keramických sklenených horných ohrievačoch v radoch, v keramických ohrievačoch pre varné platne, špirály na tvarovanom keramickom vlákne pre varné dosky s keramickými varnými doskami, v závesných špirálových prvkoch pre ventilátorové ohrievače, v závesných rovných drôtených prvkoch pre radiátory, konvekčné ohrievače, v dikobrazových prvkoch pre teplovzdušné pištole, radiátory, sušičky bielizne.

Abstrakt V tejto štúdii je načrtnutý korózny mechanizmus komerčnej zliatiny FeCrAl (Kanthal AF) počas žíhania v plynnom dusíku (4.6) pri 900 °C a 1200 °C. Boli vykonané izotermické a termocyklické testy s rôznymi celkovými expozičnými časmi, rýchlosťami ohrevu a teplotami žíhania. Oxidačný test na vzduchu a plynnom dusíku sa uskutočnil termogravimetrickou analýzou. Mikroštruktúra je charakterizovaná skenovacou elektrónovou mikroskopiou (SEM-EDX), Augerovou elektrónovou spektroskopiou (AES) a analýzou fokusovaného iónového lúča (FIB-EDX). Výsledky ukazujú, že k progresii korózie dochádza prostredníctvom tvorby lokalizovaných podpovrchových nitridačných oblastí, zložených z častíc AlN fázy, čo znižuje aktivitu hliníka a spôsobuje krehnutie a odlupovanie. Procesy tvorby Al-nitridu a rastu Al-oxidu závisia od teploty žíhania a rýchlosti ohrevu. Zistilo sa, že nitridácia zliatiny FeCrAl je rýchlejší proces ako oxidácia počas žíhania v plynnom dusíku s nízkym parciálnym tlakom kyslíka a predstavuje hlavnú príčinu degradácie zliatiny.

Úvod Zliatiny na báze FeCrAl (Kanthal AF ®) sú dobre známe pre svoju vynikajúcu odolnosť voči oxidácii pri zvýšených teplotách. Táto vynikajúca vlastnosť súvisí s tvorbou termodynamicky stabilných okují na povrchu oxidu hlinitého, ktoré chránia materiál pred ďalšou oxidáciou [1]. Napriek vynikajúcim vlastnostiam odolnosti proti korózii môže byť životnosť komponentov vyrobených zo zliatin na báze FeCrAl obmedzená, ak sú diely často vystavené tepelným cyklom pri zvýšených teplotách [2]. Jedným z dôvodov je to, že prvok tvoriaci vodný kameň, hliník, sa spotrebováva v matrici zliatiny v podpovrchovej oblasti v dôsledku opakovaného praskania tepelným šokom a pretvárania okují oxidu hlinitého. Ak sa zvyšný obsah hliníka zníži pod kritickú koncentráciu, zliatina už nemôže obnoviť ochrannú vrstvu, čo má za následok katastrofickú odtrhovú oxidáciu tvorbou rýchlo rastúcich oxidov na báze železa a chrómu [3,4]. V závislosti od okolitej atmosféry a permeability povrchových oxidov to môže uľahčiť ďalšiu vnútornú oxidáciu alebo nitridáciu a tvorbu nežiaducich fáz v podpovrchovej oblasti [5]. Han a Young ukázali, že v zliatinách oxidu hlinitého, ktoré tvoria zliatiny Ni Cr Al, sa počas tepelných cyklov pri zvýšených teplotách vo vzduchovej atmosfére vyvíja zložitý model vnútornej oxidácie a nitridácie [6,7], najmä v zliatinách, ktoré obsahujú silné nitridové látky, ako je Al. a Ti [4]. Je známe, že šupiny oxidu chrómu sú priepustné pre dusík a Cr2N sa tvorí buď ako podvrstva alebo ako vnútorná zrazenina [8,9]. Dá sa očakávať, že tento účinok bude závažnejší v podmienkach tepelných cyklov, ktoré vedú k praskaniu oxidových úsad a zníženiu jeho účinnosti ako bariéry pre dusík [6]. Korózne správanie je teda riadené konkurenciou medzi oxidáciou, ktorá vedie k tvorbe/udržiavaniu ochranného oxidu hlinitého, a prenikaním dusíka vedúcim k vnútornej nitridácii matrice zliatiny tvorbou AlN fázy [6,10], čo vedie k odlupovaniu tá oblasť v dôsledku vyššej tepelnej rozťažnosti AlN fázy v porovnaní so zliatinovou matricou [9]. Pri vystavení zliatin FeCrAl vysokým teplotám v atmosfére s kyslíkom alebo inými donormi kyslíka, ako je H2O alebo CO2, je dominujúcou reakciou oxidácia a vzniká oxid hlinitý, ktorý je pri zvýšených teplotách nepriepustný pre kyslík alebo dusík a poskytuje ochranu proti ich vniknutiu do zliatinová matrica. Ak sa však vystaví redukčnej atmosfére (N2+H2) a popraská ochranný oxid hlinitý, začne lokálna odtrhová oxidácia tvorbou nechránených oxidov Cr a Ferich, ktoré poskytujú priaznivú cestu pre difúziu dusíka do feritickej matrice a tvorbu fázy AlN [9]. Ochranná (4.6) dusíková atmosféra sa často používa pri priemyselnej aplikácii zliatin FeCrAl. Napríklad odporové ohrievače v peciach na tepelné spracovanie s ochrannou dusíkovou atmosférou sú príkladom rozšírenej aplikácie zliatin FeCrAl v takomto prostredí. Autori uvádzajú, že rýchlosť oxidácie zliatin FeCrAlY je výrazne pomalšia pri žíhaní v atmosfére s nízkym parciálnym tlakom kyslíka [11]. Cieľom štúdie bolo zistiť, či žíhanie v (99,996 %) plynnom dusíku (4,6) (Messer® spec. hladina nečistôt O2 + H2O < 10 ppm) ovplyvňuje koróznu odolnosť zliatiny FeCrAl (Kanthal AF) a do akej miery na teplote žíhania, jej variácii (tepelné cyklovanie) a rýchlosti ohrevu.