Lega AF Kanthal 837 resistohm alcromo Y lega fecral

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

Il Kan-thal AF viene solitamente utilizzato negli elementi riscaldanti elettrici dei forni industriali e degli elettrodomestici.

Esempi di applicazioni nel settore degli elettrodomestici sono gli elementi in mica aperti per tostapane, asciugacapelli, gli elementi a forma di meandro per termoventilatori e gli elementi a serpentina aperti su materiale isolante in fibra nei riscaldatori in vetroceramica delle cucine, i riscaldatori in ceramica per piastre di cottura, le serpentine su fibra ceramica stampata per piastre di cottura in ceramica, gli elementi a serpentina sospesi per termoventilatori, gli elementi a filo dritto sospesi per radiatori, termoconvettori, gli elementi a riccio per pistole ad aria calda, radiatori, asciugatrici.

Riassunto Nel presente studio, viene descritto il meccanismo di corrosione della lega commerciale FeCrAl (Kanthal AF) durante la ricottura in azoto gassoso (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. I test di ossidazione in aria e azoto gassoso sono stati eseguiti mediante analisi termogravimetrica. La microstruttura è stata caratterizzata mediante microscopia elettronica a scansione (SEM-EDX), spettroscopia elettronica Auger (AES) e analisi con 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 di fase AlN, che riducono l'attività dell'alluminio e causano fragilità e spallazione. I processi di formazione di nitruro di Al e di crescita di scaglie di ossido di Al dipendono dalla temperatura di ricottura e dalla velocità di riscaldamento. È stato scoperto che la nitrurazione della lega FeCrAl è un processo più rapido dell'ossidazione durante la ricottura in un gas di azoto con bassa pressione parziale di ossigeno e rappresenta la causa principale della degradazione della lega.

Introduzione Le leghe a base di FeCrAl (Kanthal AF®) sono note per la loro superiore resistenza all'ossidazione a temperature elevate. Questa eccellente proprietà è correlata alla formazione di scaglie di allumina termodinamicamente stabili sulla superficie, che proteggono il materiale da ulteriore ossidazione [1]. Nonostante le superiori proprietà 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 è che l'elemento che forma la scaglia, l'alluminio, viene consumato nella matrice della lega nell'area sottosuperficiale a causa delle ripetute cricche da shock termico e della riformazione della scaglia di allumina. Se il contenuto di alluminio rimanente diminuisce al di sotto della concentrazione critica, la lega non può più riformare la scaglia protettiva, con conseguente catastrofica ossidazione da distacco 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 o nitrurazione interna e la formazione di fasi indesiderate nella regione del sottosuolo [5]. Han e Young hanno dimostrato che nelle leghe Ni Cr Al che formano scaglie di allumina, si sviluppa un modello complesso di ossidazione e nitrurazione interna [6,7] durante il ciclo termico a temperature elevate in un'atmosfera d'aria, specialmente nelle leghe che contengono forti formatori di nitruri come Al e Ti [4]. È noto che le scaglie di ossido di cromo sono permeabili all'azoto e Cr2 N si forma come strato sottoscala o come precipitato interno [8,9]. Ci si può aspettare che questo effetto sia più grave in condizioni di ciclo termico che portano alla rottura delle scaglie di ossido e alla riduzione della loro efficacia come barriera all'azoto [6]. Il comportamento alla corrosione è quindi governato dalla competizione tra l'ossidazione, che porta alla formazione/mantenimento dell'allumina protettiva, e l'ingresso di azoto che porta alla nitrurazione interna della matrice della lega mediante la formazione della 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 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 forma una scaglia di allumina, che è impermeabile all'ossigeno o all'azoto a temperature elevate e fornisce protezione contro la loro intrusione nella matrice della lega. Tuttavia, se esposte ad atmosfera riducente (N2+H2) e a cricche nella scaglia di allumina protettiva, inizia un'ossidazione locale con 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) è frequentemente utilizzata 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 la velocità di ossidazione delle leghe FeCrAlY è considerevolmente più lenta durante la ricottura in un'atmosfera con basse pressioni parziali di ossigeno [11]. L'obiettivo dello studio era determinare se la ricottura in gas di azoto (4.6) al 99,996% (livello di impurità specifico Messer® O2 + H2O < 10 ppm) influenzi la resistenza alla corrosione della lega FeCrAl (Kanthal AF) e in che misura dipenda dalla temperatura di ricottura, dalla sua variazione (ciclo termico) e dalla velocità di riscaldamento.