Kanthal AF lydinys 837 varžomo alchromo Y fecralinis lydinys

„Kanthal AF“ yra feritinis geležies, chromo ir aliuminio lydinys (FeCrAl lydinys), skirtas naudoti iki 1300 °C (2370 °F) temperatūroje. Lydiniui būdingas puikus atsparumas oksidacijai ir labai geras formos stabilumas, todėl elementas tarnauja ilgai.

„Kan-thal AF“ paprastai naudojamas pramoninių krosnių ir buitinių prietaisų elektriniuose kaitinimo elementuose.

Buitinės technikos pramonėje pritaikymo pavyzdžiai: atviri žėručio elementai skrudintuvams, plaukų džiovintuvams, meandro formos elementai ventiliatoriniams šildytuvams ir kaip atviri elementai ant pluošto izoliacinės medžiagos keraminiuose stikliniuose viryklių šildytuvuose, keraminiuose viryklių šildytuvuose, ritėse ant lieto keraminio pluošto viryklių su keraminėmis kaitlentėmis, pakabinamuose ventiliatorinių šildytuvų ritiniuose, pakabinamuose tiesios vielos elementuose radiatoriams, konvekciniams šildytuvams, dygliadyglio formos elementuose karšto oro pistoletams, radiatoriams, džiovyklėms.

Santrauka Šiame tyrime aprašomas komercinio FeCrAl lydinio (Kanthal AF) korozijos mechanizmas atkaitinimo azoto dujose (4.6) 900 °C ir 1200 °C temperatūroje metu. Buvo atlikti izoterminiai ir termocikliniai bandymai, keičiant bendrą ekspozicijos laiką, kaitinimo greitį ir atkaitinimo temperatūrą. Oksidacijos bandymai ore ir azoto dujose atlikti termogravimetrine analize. Mikrostruktūra apibūdinama skenuojančios elektroninės mikroskopijos (SEM-EDX), Augerio elektronų spektroskopijos (AES) ir fokusuoto jonų pluošto (FIB-EDX) analize. Rezultatai rodo, kad korozija progresuoja susidarant lokalizuotoms požeminėms nitridavimo sritims, sudarytoms iš AlN fazės dalelių, kurios sumažina aliuminio aktyvumą ir sukelia trapumą bei skilimą. Al-nitridų susidarymo ir Al oksido apnašų augimo procesai priklauso nuo atkaitinimo temperatūros ir kaitinimo greičio. Nustatyta, kad FeCrAl lydinio nitridavimas yra greitesnis procesas nei oksidavimas atkaitinimo azoto dujose, esant mažam deguonies daliniam slėgiui, metu ir yra pagrindinė lydinio degradacijos priežastis.

Įvadas FeCrAl lydiniai (Kanthal AF ®) yra gerai žinomi dėl savo puikaus atsparumo oksidacijai aukštoje temperatūroje. Ši puiki savybė susijusi su termodinamiškai stabilių aliuminio oksido apnašų susidarymu paviršiuje, kurios apsaugo medžiagą nuo tolesnio oksidavimosi [1]. Nepaisant puikių atsparumo korozijai savybių, iš FeCrAl lydinių pagamintų komponentų tarnavimo laikas gali būti ribotas, jei dalys dažnai yra veikiamos terminio ciklavimo aukštoje temperatūroje [2]. Viena iš to priežasčių yra ta, kad apnašas formuojantis elementas aliuminis yra sunaudojamas lydinio matricoje požeminėje srityje dėl pakartotinio termošoko krekingo ir aliuminio oksido apnašų reformavimosi. Jei likęs aliuminio kiekis sumažėja žemiau kritinės koncentracijos, lydinys nebegali reformuoti apsauginių apnašų, todėl susidaro katastrofiškas oksidacijos procesas, susidarant sparčiai augantiems geležies ir chromo oksidams [3,4]. Priklausomai nuo aplinkinės atmosferos ir paviršiaus oksidų pralaidumo, tai gali palengvinti tolesnę vidinę oksidaciją arba nitridaciją ir nepageidaujamų fazių susidarymą požeminėje srityje [5]. Han ir Young parodė, kad aliuminio oksido apnašas formuojančiuose NiCrAl lydiniuose, esant aukštai temperatūrai ir oro atmosferoje, vykstant terminiam ciklavimui, susidaro sudėtingas vidinės oksidacijos ir nitridacijos modelis [6, 7]. Yra žinoma, kad chromo oksido apnašos yra pralaidžios azotui, o Cr2N susidaro arba kaip poapnašų sluoksnis, arba kaip vidinės nuosėdos [8, 9]. Tikėtina, kad šis poveikis bus dar stipresnis terminio ciklavimo sąlygomis, dėl kurių oksido apnašos įtrūksta ir sumažėja jų, kaip azoto barjero, efektyvumas [6]. Taigi korozijos elgseną lemia konkurencija tarp oksidacijos, kuri veda prie apsauginio aliuminio oksido susidarymo / palaikymo, ir azoto patekimo, dėl kurio susidaro AlN fazė, dėl kurios lydinio matrica vidinę nitridaciją [6, 10], dėl ko toje srityje atsiranda skilimas dėl didesnio AlN fazės šiluminio plėtimosi, palyginti su lydinio matrica [9]. Kai FeCrAl lydiniai veikiami aukštos temperatūros atmosferoje su deguonimi ar kitais deguonies donorais, tokiais kaip H2O arba CO2, vyksta oksidacija ir susidaro aliuminio oksido apnašos, kurios aukštoje temperatūroje yra nepralaidžios deguoniui ar azotui ir apsaugo nuo jų patekimo į lydinio matricą. Tačiau, jei lydiniai veikiami redukcinės atmosferos (N2+H2) ir atsiranda apsauginis aliuminio oksido apnašų įtrūkimas, prasideda vietinė oksidacija, dėl kurios susidaro neapsauginiai Cr ir Ferich oksidai, kurie sudaro palankų kelią azoto difuzijai į feritinę matricą ir AlN fazės susidarymui [9]. Apsauginė (4.6) azoto atmosfera dažnai naudojama pramoniniam FeCrAl lydinių pritaikymui. Pavyzdžiui, varžiniai šildytuvai terminio apdorojimo krosnyse su apsaugine azoto atmosfera yra plačiai paplitusio FeCrAl lydinių taikymo tokioje aplinkoje pavyzdys. Autoriai praneša, kad FeCrAlY lydinių oksidacijos greitis yra žymiai lėtesnis atkaitinant atmosferoje, kurioje mažas deguonies dalinis slėgis [11]. Tyrimo tikslas buvo nustatyti, ar atkaitinimas (99,996 %) azoto (4,6) dujose (Messer® spec. priemaišų lygis O2 + H2O < 10 ppm) turi įtakos FeCrAl lydinio (Kanthal AF) atsparumui korozijai ir kiek tai priklauso nuo atkaitinimo temperatūros, jos kitimo (terminis ciklavimas) ir kaitinimo greičio.