Кантал AF сплаў 837 рэзістом алхром Y фекральны сплаў

Kanthal AF — гэта ферытны сплаў жалеза, хрому і алюмінію (сплав FeCrAl), прызначаны для выкарыстання пры тэмпературах да 1300°C (2370°F). Сплаў характарызуецца выдатнай устойлівасцю да акіслення і вельмі добрай стабільнасцю формы, што прыводзіць да працяглага тэрміну службы элемента.

Кан-тал AF звычайна выкарыстоўваецца ў электрычных награвальных элементах прамысловых печаў і бытавой тэхніцы.

Прыкладамі прымянення ў бытавой прамысловасці з'яўляюцца адкрытыя слюдзяныя элементы для тостараў, фенаў для валасоў, элементы меандрападобныя для вентылятарных абагравальнікаў і адкрытыя спіральныя элементы на валакністым ізаляцыйным матэрыяле ў шкляных керамічных награвальніках у плітах, у керамічных награвальніках для кіпячых пліт, спіралі на літым керамічным валакне для варачных пліт з керамічнымі варачнымі паверхнямі, у падвесных спіральных элементах для вентылятарных абагравальнікаў, у падвесных прамых правадных элементах для радыятараў, канвекцыйных абагравальнікаў, у дзікабраных элементах для фенаў, радыятараў, сушыльных машын.

Анатацыя У дадзеным даследаванні апісаны механізм карозіі камерцыйнага сплаву FeCrAl (Kanthal AF) падчас адпалу ў азоце (4.6) пры тэмпературах 900 °C і 1200 °C. Былі праведзены ізатэрмічныя і тэрмацыклічныя выпрабаванні з рознымі агульнымі часамі вытрымкі, хуткасцямі нагрэву і тэмпературамі адпалу. Выпрабаванні на акісленне ў паветры і азоце праводзіліся з дапамогай тэрмагравіметрычнага аналізу. Мікраструктура характарызавалася з дапамогай сканіруючай электроннай мікраскапіі (SEM-EDX), ожэ-электроннай спектраскапіі (AES) і аналізу сфакусаванага іённага пучка (FIB-EDX). Вынікі паказваюць, што прагрэсаванне карозіі адбываецца праз утварэнне лакалізаваных падпаверхневых абласцей нітрыдацыі, якія складаюцца з часціц фазы AlN, што зніжае актыўнасць алюмінію і выклікае охрупчанасць і адколванне. Працэсы ўтварэння нітрыду Al і росту акаліны аксіду Al залежаць ад тэмпературы адпалу і хуткасці нагрэву. Было ўстаноўлена, што нітрыдацыя сплаву FeCrAl з'яўляецца больш хуткім працэсам, чым акісленне падчас адпалу ў азоце з нізкім парцыяльным ціскам кіслароду, і з'яўляецца асноўнай прычынай дэградацыі сплаву.

Уводзіны Сплавы на аснове FeCrAl (Kanthal AF ®) добра вядомыя сваёй выдатнай устойлівасцю да акіслення пры падвышаных тэмпературах. Гэта выдатная ўласцівасць звязана з утварэннем тэрмадынамічна стабільнай алюмініевай акаліны на паверхні, якая абараняе матэрыял ад далейшага акіслення [1]. Нягледзячы на ​​выдатныя ўласцівасці каразійнай стойкасці, тэрмін службы кампанентаў, вырабленых са сплаваў на аснове FeCrAl, можа быць абмежаваны, калі дэталі часта падвяргаюцца тэрмічным цыклам пры падвышаных тэмпературах [2]. Адной з прычын гэтага з'яўляецца тое, што элемент, які ўтварае акаліну, алюміній, спажываецца ў матрыцы сплаву ў падпаверхневай вобласці з-за паўторнага тэрмашокавага расколу і пераўтварэння алюмініевай акаліны. Калі астатняе ўтрыманне алюмінію памяншаецца ніжэй за крытычную канцэнтрацыю, сплаў больш не можа пераўтварыць ахоўную акаліну, што прыводзіць да катастрафічнага акіслення з адрывам з утварэннем хуткарослых аксідаў на аснове жалеза і хрому [3,4]. У залежнасці ад навакольнага атмасферы і пранікальнасці паверхневых аксідаў гэта можа спрыяць далейшаму ўнутранаму акісленню або нітрыдацыі і ўтварэнню непажаданых фаз у падпаверхневай вобласці [5]. Хан і Янг паказалі, што ў сплавах NiCrAl, якія ўтвараюць акаліну, падчас тэрмічнага цыклавання пры падвышаных тэмпературах у паветранай атмасферы развіваецца складаная схема ўнутранага акіслення і нітрыдацыі [6,7], асабліва ў сплавах, якія ўтрымліваюць моцныя нітрыдаўтваральнікі, такія як Al і Ti [4]. Вядома, што акаліна аксіду хрому пранікае для азоту, і Cr2N утвараецца альбо ў выглядзе падслаяння акаліны, альбо ў выглядзе ўнутранага асадка [8,9]. Чакаецца, што гэты эфект будзе больш сур'ёзным ва ўмовах тэрмічнага цыклавання, якія прыводзяць да расколін аксіднай акаліны і зніжэння яе эфектыўнасці як бар'ера для азоту [6]. Такім чынам, каразійныя паводзіны кіруюцца канкурэнцыяй паміж акісленнем, якое прыводзіць да ўтварэння/падтрымання ахоўнага аксіду алюмінію, і пранікненнем азоту, што прыводзіць да ўнутранай нітрыдацыі матрыцы сплаву шляхам утварэння фазы AlN [6,10], што прыводзіць да адколвання гэтай вобласці з-за большага цеплавога пашырэння фазы AlN у параўнанні з матрыцай сплаву [9]. Пры ўздзеянні высокіх тэмператур на сплавы FeCrAl у атмасферах з кіслародам або іншымі донарамі кіслароду, такімі як H2O або CO2, дамінуючай рэакцыяй з'яўляецца акісленне, і ўтвараецца акаліна алюмінію, якая не пранікае для кіслароду або азоту пры падвышаных тэмпературах і абараняе ад іх пранікнення ў матрыцу сплаву. Але пры ўздзеянні аднаўленчай атмасферы (N2+H2) і расколін ахоўнай акаліны алюмінію пачынаецца лакальнае адрыўное акісленне шляхам утварэння неахоўных аксідаў Cr і Ferich, якія забяспечваюць спрыяльны шлях для дыфузіі азоту ў ферытную матрыцу і ўтварэння фазы AlN [9]. Ахоўная (4.6) азотная атмасфера часта ўжываецца ў прамысловым ужыванні сплаваў FeCrAl. Напрыклад, награвальнікі рэзістыўнага дзеяння ў печах для тэрмічнай апрацоўкі з ахоўнай азотнай атмасферай з'яўляюцца прыкладам шырокага прымянення сплаваў FeCrAl у такім асяроддзі. Аўтары паведамляюць, што хуткасць акіслення сплаваў FeCrAlY значна павольнейшая пры адпалі ў атмасферы з нізкім парцыяльным ціскам кіслароду [11]. Мэтай даследавання было вызначыць, ці ўплывае адпал у газападобным азоце (4.6) з канцэнтрацыяй прымешак (99,996%) (Messer® spec., узровень прымешак O2 + H2O < 10 ppm) на каразійную стойкасць сплаву FeCrAl (Kanthal AF) і ў якой ступені гэта залежыць ад тэмпературы адпалу, яе змены (тэрмацыклічнай апрацоўкі) і хуткасці нагрэву.