Kanthal AF alloy 837 resistohm alchrome Y fecral alloy

Ang Kanthal AF ay isang ferritic iron-chromium-aluminium alloy (FeCrAl alloy) para gamitin sa mga temperatura hanggang 1300°C (2370°F). Ang haluang metal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mahusay na paglaban sa oksihenasyon at napakahusay na katatagan ng anyo na nagreresulta sa mahabang buhay ng elemento.

Ang Kan-thal AF ay karaniwang ginagamit sa mga electrical heating elements sa mga pang-industriyang furnace at mga gamit sa bahay.

Halimbawa ng mga aplikasyon sa industriya ng appliance ay sa open mica elements para sa mga toaster, hair dryer, sa meander shaped elements para sa fan heaters at bilang open coil elements sa fiber insulating material sa ceramic glass top heaters sa mga hanay, sa ceramic heaters para sa kumukulong plates, coils sa molded ceramic fiber para sa pagluluto plates na may ceramic hobs, sa suspendido coil elements para sa fan heaters, sa suspendido straight wire elements para sa radiators, convection heaters, sa porcupine elements para sa hot air guns, radiators, tumble dryers.

Abstract Sa kasalukuyang pag-aaral, ang mekanismo ng kaagnasan ng komersyal na FeCrAl alloy (Kanthal AF) sa panahon ng pagsusubo sa nitrogen gas (4.6) sa 900 °C at 1200 °C ay nakabalangkas. Ang mga isothermal at thermo-cyclic na pagsubok na may iba't ibang kabuuang oras ng pagkakalantad, mga rate ng pag-init, at mga temperatura ng pagsusubo ay isinagawa. Ang pagsubok sa oksihenasyon sa hangin at nitrogen gas ay isinagawa sa pamamagitan ng pagsusuri ng thermogravimetric. Ang microstructure ay nailalarawan sa pamamagitan ng pag-scan ng electron microscopy (SEM-EDX), Auger electron spectroscopy (AES), at focused ion beam (FIB-EDX) analysis. Ang mga resulta ay nagpapakita na ang pag-unlad ng kaagnasan ay nagaganap sa pamamagitan ng pagbuo ng mga naisalokal na subsurface nitridation na mga rehiyon, na binubuo ng mga AlN phase particle, na binabawasan ang aktibidad ng aluminyo at nagiging sanhi ng embrittlement at spallation. Ang mga proseso ng pagbuo ng Al-nitride at paglaki ng sukat ng Al-oxide ay nakasalalay sa temperatura ng pagsusubo at bilis ng pag-init. Napag-alaman na ang nitridation ng FeCrAl alloy ay isang mas mabilis na proseso kaysa sa oksihenasyon sa panahon ng pagsusubo sa isang nitrogen gas na may mababang oxygen na bahagyang presyon at kumakatawan sa pangunahing sanhi ng pagkasira ng haluang metal.

Panimula Ang FeCrAl-based alloys (Kanthal AF ®) ay kilalang-kilala sa kanilang superyor na oxidation resistance sa mataas na temperatura. Ang mahusay na pag-aari na ito ay nauugnay sa pagbuo ng thermodynamically stable alumina scale sa ibabaw, na nagpoprotekta sa materyal laban sa karagdagang oksihenasyon [1]. Sa kabila ng mahusay na mga katangian ng paglaban sa kaagnasan, ang buhay ng mga sangkap na ginawa mula sa mga haluang metal na batay sa FeCrAl ay maaaring limitado kung ang mga bahagi ay madalas na nakalantad sa thermal cycling sa mataas na temperatura [2]. Isa sa mga dahilan para dito ay ang scale forming element, aluminum, ay natupok sa alloy matrix sa subsurface area dahil sa paulit-ulit na thermo-shock crack at reforming ng alumina scale. Kung ang natitirang nilalaman ng aluminyo ay bumaba sa ilalim ng kritikal na konsentrasyon, hindi na mababago ng haluang metal ang proteksiyon na sukat, na nagreresulta sa isang sakuna na breakaway oxidation sa pamamagitan ng pagbuo ng mabilis na lumalagong iron-based at chromium-based oxides [3,4]. Depende sa nakapaligid na kapaligiran at pagkamatagusin ng mga oksido sa ibabaw na ito ay maaaring mapadali ang karagdagang panloob na oksihenasyon o nitridation at pagbuo ng mga hindi kanais-nais na mga yugto sa rehiyon ng ilalim ng ibabaw [5]. Ipinakita nina Han at Young na sa alumina scale na bumubuo ng Ni Cr Al alloys, isang kumplikadong pattern ng panloob na oksihenasyon at nitridation ay nabubuo [6,7] sa panahon ng thermal cycling sa mataas na temperatura sa isang air atmosphere, lalo na sa mga haluang metal na naglalaman ng malakas na nitride forms tulad ng Al at Ti [4]. Ang mga kaliskis ng Chromium oxide ay kilala bilang nitrogen permeable, at ang Cr2 N ay bumubuo ng alinman bilang isang sub-scale layer o bilang internal precipitate [8,9]. Ang epektong ito ay maaaring inaasahan na maging mas malala sa ilalim ng mga kondisyon ng thermal cycling na humahantong sa oxide scale cracking at pagbabawas ng pagiging epektibo nito bilang isang hadlang sa nitrogen [6]. Ang pag-uugali ng kaagnasan ay kaya pinamamahalaan ng kumpetisyon sa pagitan ng oksihenasyon, na humahantong sa proteksiyon na pagbuo / pagpapanatili ng alumina, at nitrogen ingress na humahantong sa panloob na nitridation ng alloy matrix sa pamamagitan ng pagbuo ng AlN phase [6,10], na humahantong sa spallation ng rehiyon na iyon dahil sa mas mataas na thermal expansion ng AlN phase kumpara sa alloy matrix [9]. Kapag inilalantad ang FeCrAl alloys sa mataas na temperatura sa mga atmospheres na may oxygen o iba pang oxygen donor gaya ng H2O o CO2, ang oksihenasyon ang nangingibabaw na reaksyon, at ang alumina scale forms, na hindi natatagusan ng oxygen o nitrogen sa mataas na temperatura at nagbibigay ng proteksyon laban sa kanilang pagpasok sa haluang metal matrix. Ngunit, kung malantad sa reduction atmosphere (N2+H2), at proteksiyon na alumina scale crack, ang isang lokal na breakaway oxidation ay magsisimula sa pamamagitan ng pagbuo ng non-protective na Cr at Ferich oxides, na nagbibigay ng magandang daan para sa nitrogen diffusion sa ferritic matrix at formation ng AlN phase [9]. Ang proteksiyon (4.6) nitrogen na kapaligiran ay madalas na inilalapat sa industriyal na aplikasyon ng FeCrAl alloys. Halimbawa, ang mga resistance heaters sa mga heat treatment furnace na may proteksiyon na nitrogen na kapaligiran ay isang halimbawa ng malawakang paggamit ng FeCrAl alloys sa naturang kapaligiran. Iniulat ng mga may-akda na ang rate ng oksihenasyon ng mga haluang metal ng FeCrAlY ay mas mabagal kapag ang pagsusubo sa isang kapaligiran na may mababang presyon ng bahagyang oxygen [11]. Ang layunin ng pag-aaral ay upang matukoy kung ang pagsusubo sa (99.996%) nitrogen (4.6) gas (Messer® spec. impurity level O2 + H2O < 10 ppm) ay nakakaapekto sa corrosion resistance ng FeCrAl alloy (Kanthal AF) at hanggang saan ito nakasalalay sa temperatura ng pagsusubo, pagkakaiba-iba nito (thermal-cycling), at rate ng pag-init.