Lega Kanthal AF 837 resistohm alcromo Y lega fecrale

Kanthal AF è una lega ferritica ferro-cromo-alluminio (lega FeCrAl) per l'uso a temperature fino a 1300°C (2370°F). La lega è caratterizzata da un'eccellente resistenza all'ossidazione e da un'ottima stabilità della forma, con conseguente lunga durata dell'elemento.

Kan-thal AF viene tipicamente utilizzato negli elementi riscaldanti elettrici di forni industriali ed elettrodomestici.

Esempi di applicazioni nel settore degli elettrodomestici sono negli elementi in mica aperta per tostapane, asciugacapelli, negli elementi a forma di meandro per termoventilatori e come elementi a bobina aperta su materiale isolante in fibra nei riscaldatori superiori in vetro ceramico nelle cucine, nei riscaldatori in ceramica per piastre bollenti, serpentine su fibra ceramica stampata per piastre di cottura con piani in vetroceramica, in elementi sospesi a serpentina per termoventilatori, in elementi sospesi a filo dritto per radiatori, riscaldatori a convezione, in elementi a porcospino per pistole ad aria calda, radiatori, asciugatrici.

Abstract Nel presente studio viene delineato il meccanismo di corrosione della lega commerciale FeCrAl (Kanthal AF) durante la ricottura in gas azoto (4.6) a 900 °C e 1200 °C. Sono stati eseguiti test isotermici e termociclici con tempi di esposizione totali, velocità di riscaldamento e temperature di ricottura variabili. Le prove di ossidazione in aria e azoto sono state effettuate mediante analisi termogravimetrica. La microstruttura è caratterizzata mediante analisi al microscopio elettronico a scansione (SEM-EDX), spettroscopia elettronica Auger (AES) e fascio ionico focalizzato (FIB-EDX). I risultati mostrano che la progressione della corrosione avviene attraverso la formazione di regioni di nitrurazione localizzate nel sottosuolo, composte da particelle in fase AlN, che riducono l’attività dell’alluminio e causano infragilimento e spallazione. I processi di formazione del nitruro di Al e di crescita delle incrostazioni di ossido di Al dipendono dalla temperatura di ricottura e dalla velocità di riscaldamento. Si è scoperto che la nitrurazione della lega FeCrAl è un processo più veloce dell'ossidazione durante la ricottura in un gas di azoto con bassa pressione parziale di ossigeno e rappresenta la principale causa di degrado della lega.

Introduzione Le leghe a base FeCrAl (Kanthal AF ®) sono ben note per la loro superiore resistenza all'ossidazione a temperature elevate. Questa eccellente proprietà è legata alla formazione di incrostazioni di allumina termodinamicamente stabili sulla superficie, che proteggono il materiale da ulteriore ossidazione [1]. Nonostante le proprietà superiori di resistenza alla corrosione, la durata dei componenti realizzati con leghe a base di FeCrAl può essere limitata se le parti sono frequentemente esposte a cicli termici a temperature elevate [2]. Uno dei motivi di ciò è che l'elemento che forma le incrostazioni, l'alluminio, viene consumato nella matrice della lega nell'area sotterranea a causa dei ripetuti shock termici e del reforming delle incrostazioni di allumina. Se il contenuto rimanente di alluminio diminuisce al di sotto della concentrazione critica, la lega non può più riformare la scaglia protettiva, provocando una catastrofica ossidazione con formazione di ossidi a base di ferro e cromo in rapida crescita [3,4]. A seconda dell'atmosfera circostante e della permeabilità degli ossidi superficiali, ciò può facilitare un'ulteriore ossidazione interna o nitrurazione e la formazione di fasi indesiderate nella regione del sottosuolo [5]. Han e Young hanno dimostrato che nelle incrostazioni di allumina che formano leghe Ni Cr Al, si sviluppa un modello complesso di ossidazione interna e nitrurazione [6,7] durante il ciclo termico a temperature elevate in un'atmosfera atmosferica, specialmente nelle leghe che contengono forti formatori di nitruro come l'Al e Ti [4]. È noto che le scaglie di ossido di cromo sono permeabili all'azoto e il Cr2 N si forma come strato sottoscala o come precipitato interno [8,9]. Si può prevedere che questo effetto sia più grave in condizioni di ciclo termico che portano alla rottura delle incrostazioni di ossido e alla riduzione della sua efficacia come barriera all'azoto [6]. Il comportamento alla corrosione è quindi governato dalla competizione tra l’ossidazione, che porta alla formazione/mantenimento di allumina protettiva, e l’ingresso di azoto che porta alla nitrurazione interna della matrice della lega mediante formazione di fase AlN [6,10], che porta alla spallazione di quella regione a causa della maggiore espansione termica della fase AlN rispetto alla matrice della lega [9]. Quando si espongono le leghe FeCrAl ad alte temperature in atmosfere con ossigeno o altri donatori di ossigeno come H2O o CO2, l'ossidazione è la reazione dominante e si formano scaglie di allumina, che sono impermeabili all'ossigeno o all'azoto a temperature elevate e forniscono protezione contro la loro intrusione nell'ambiente. matrice di lega. Ma, se esposto ad atmosfera riducente (N2+H2) e a incrinature protettive di scaglie di allumina, inizia un'ossidazione di distacco locale con la formazione di ossidi di Cr e Ferich non protettivi, che forniscono un percorso favorevole per la diffusione dell'azoto nella matrice ferritica e la formazione della fase AlN [9]. L'atmosfera protettiva di azoto (4.6) viene spesso applicata nell'applicazione industriale delle leghe FeCrAl. Ad esempio, i riscaldatori a resistenza nei forni per trattamento termico con atmosfera protettiva di azoto sono un esempio dell'ampia applicazione delle leghe FeCrAl in tale ambiente. Gli autori riportano che il tasso di ossidazione delle leghe FeCrAlY è considerevolmente più lento durante la ricottura in un'atmosfera con basse pressioni parziali di ossigeno [11]. Lo scopo dello studio era di determinare se la ricottura in gas azoto (4.6) (99,996%) (livello di impurità spec. Messer® O2 + H2O < 10 ppm) influisce sulla resistenza alla corrosione della lega FeCrAl (Kanthal AF) e in che misura dipende dalla temperatura di ricottura, dalla sua variazione (cicli termici) e dalla velocità di riscaldamento.