آلیاژ Kanthal AF 837 resistohm alchrome Y fecral alloy

Kanthal AF یک آلیاژ آهن-کروم-آلومینیوم فریتی (آلیاژ FeCrAl) برای استفاده در دماهای تا 1300 درجه سانتیگراد (2370 درجه فارنهایت) است. این آلیاژ با مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و پایداری فرم بسیار خوب و در نتیجه عمر طولانی عنصر مشخص می شود.

Kan-thal AF معمولاً در عناصر گرمایش الکتریکی در کوره‌های صنعتی و لوازم خانگی استفاده می‌شود.

نمونه ای از کاربردها در صنعت لوازم خانگی عبارتند از: المنت های میکای باز برای توستر، سشوار، در المان های پیچ در پیچ برای بخاری های فن دار و به عنوان عناصر کویل باز بر روی مواد عایق فیبر در بخاری های شیشه ای سرامیکی در محدوده، در بخاری های سرامیکی برای صفحات جوش، کویل ها. روی فیبر سرامیکی قالب‌گیری شده برای صفحات پخت و پز با اجاق‌های سرامیکی، در المنت‌های کویل معلق برای بخاری‌های فن، در المنت‌های سیم مستقیم معلق برای رادیاتور، بخاری‌های همرفت، در عناصر جوجه‌زی برای تفنگ‌های هوای گرم، رادیاتورها، خشک‌کن‌ها.

در مطالعه حاضر، مکانیسم خوردگی آلیاژ FeCrAl تجاری (Kanthal AF) در طول بازپخت در گاز نیتروژن (4.6) در دمای 900 درجه سانتیگراد و 1200 درجه سانتیگراد مشخص شده است. آزمایش‌های همدما و ترمو-حلقه‌ای با زمان‌های کل قرار گرفتن در معرض، نرخ گرمایش، و دمای بازپخت انجام شد. آزمایش اکسیداسیون در هوا و گاز نیتروژن با استفاده از آنالیز ترموگراویمتری انجام شد. ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM-EDX)، طیف‌سنجی الکترونی اوگر (AES) و آنالیز پرتو یون متمرکز (FIB-EDX) مشخص می‌شود. نتایج نشان می دهد که پیشرفت خوردگی از طریق تشکیل مناطق نیتریداسیون زیرسطحی موضعی، متشکل از ذرات فاز AlN صورت می گیرد که فعالیت آلومینیوم را کاهش می دهد و باعث شکنندگی و پوسته پوسته شدن می شود. فرآیندهای تشکیل آل نیترید و رشد مقیاس اکسید آل به دمای بازپخت و سرعت گرمایش بستگی دارد. مشخص شد که نیتریداسیون آلیاژ FeCrAl فرآیندی سریعتر از اکسیداسیون در حین بازپخت در گاز نیتروژن با فشار جزئی اکسیژن کم است و عامل اصلی تخریب آلیاژ است.

مقدمه آلیاژهای مبتنی بر FeCrAl (Kanthal AF®) به دلیل مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا شناخته شده هستند. این خاصیت عالی مربوط به تشکیل مقیاس آلومینا با ثبات ترمودینامیکی بر روی سطح است که از مواد در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند [1]. علیرغم خواص مقاومت در برابر خوردگی برتر، عمر اجزای تولید شده از آلیاژهای مبتنی بر FeCrAl می تواند محدود شود اگر قطعات به طور مکرر در معرض چرخه حرارتی در دماهای بالا قرار گیرند [2]. یکی از دلایل این امر این است که عنصر تشکیل دهنده رسوب، آلومینیوم، در ماتریس آلیاژی در ناحیه زیر سطحی به دلیل ترک خوردن مکرر شوک حرارتی و اصلاح مقیاس آلومینا مصرف می شود. اگر میزان آلومینیوم باقی مانده در زیر غلظت بحرانی کاهش یابد، آلیاژ دیگر نمی تواند مقیاس محافظ را اصلاح کند و در نتیجه اکسیداسیون جدایی فاجعه بار با تشکیل اکسیدهای بر پایه آهن و کروم به سرعت در حال رشد است [3،4]. بسته به اتمسفر اطراف و نفوذپذیری اکسیدهای سطحی، این امر می تواند اکسیداسیون داخلی یا نیتریداسیون بیشتر و تشکیل فازهای نامطلوب در ناحیه زیرسطحی را تسهیل کند [5]. هان و یانگ نشان داده‌اند که در مقیاس آلومینا که آلیاژهای Ni Cr Al را تشکیل می‌دهد، یک الگوی پیچیده از اکسیداسیون داخلی و نیتریداسیون [6،7] در طول چرخه حرارتی در دمای بالا در اتمسفر هوا، به‌ویژه در آلیاژهایی که حاوی سازندگان نیترید قوی مانند Al هستند، ایجاد می‌شود. و Ti [4]. فلس‌های اکسید کروم به‌عنوان نفوذپذیر از نیتروژن شناخته می‌شوند و Cr2N یا به‌عنوان یک لایه زیر مقیاس یا به‌عنوان رسوب داخلی تشکیل می‌شود [8،9]. می توان انتظار داشت که این اثر تحت شرایط چرخه حرارتی شدیدتر باشد که منجر به ترک خوردگی در مقیاس اکسید و کاهش اثربخشی آن به عنوان مانعی در برابر نیتروژن می شود [6]. بنابراین، رفتار خوردگی توسط رقابت بین اکسیداسیون، که منجر به تشکیل/نگهداری آلومینا محافظ می‌شود، و ورود نیتروژن که منجر به نیتریداسیون داخلی ماتریس آلیاژ با تشکیل فاز AlN می‌شود، کنترل می‌شود [6،10]، که منجر به پوسته پوسته شدن آلیاژ می‌شود. آن منطقه به دلیل انبساط حرارتی بالاتر فاز AlN در مقایسه با ماتریس آلیاژی [9]. هنگامی که آلیاژهای FeCrAl را در معرض دمای بالا در اتمسفرهای دارای اکسیژن یا سایر اهداکنندگان اکسیژن مانند H2O یا CO2 قرار می‌دهند، اکسیداسیون واکنش غالب است و مقیاس آلومینا شکل می‌گیرد که در برابر اکسیژن یا نیتروژن در دماهای بالا نفوذناپذیر است و محافظت در برابر نفوذ آنها به داخل ماتریس آلیاژی اما اگر در معرض اتمسفر احیا (N2+H2) و ترک پوسته آلومینا محافظ قرار گیرد، اکسیداسیون جداشدگی موضعی با تشکیل اکسیدهای کروم و فریچ غیر محافظ شروع می شود که مسیر مطلوبی را برای انتشار نیتروژن در ماتریس فریتی و تشکیل آن فراهم می کند. فاز AlN [9]. اتمسفر نیتروژن محافظ (4.6) اغلب در کاربرد صنعتی آلیاژهای FeCrAl استفاده می شود. به عنوان مثال، بخاری های مقاومتی در کوره های عملیات حرارتی با اتمسفر نیتروژن محافظ نمونه ای از کاربرد گسترده آلیاژهای FeCrAl در چنین محیطی است. نویسندگان گزارش می دهند که سرعت اکسیداسیون آلیاژهای FeCrAlY هنگام بازپخت در اتمسفر با فشار جزئی اکسیژن کم به طور قابل توجهی کندتر است [11]. هدف از این مطالعه تعیین اینکه آیا بازپخت در گاز نیتروژن (996/99%) (6/4) گاز (میزان سطح ناخالصی با مشخصات Messer® O2 + H2O < 10 ppm) بر مقاومت خوردگی آلیاژ FeCrAl (Kanthal AF) تأثیر می‌گذارد و تا چه حد بستگی دارد. بر روی دمای بازپخت، تغییرات آن (چرخه حرارتی)، و نرخ گرمایش.