Paduan Kanthal AF 837 resistohm alchrome Y fecral alloy

Kanthal AF adalah paduan besi-kromium-aluminium feritik (FeCrAl) yang dapat digunakan pada suhu hingga 1300°C (2370°F). Paduan ini memiliki ketahanan oksidasi yang sangat baik dan stabilitas bentuk yang sangat baik sehingga menghasilkan masa pakai elemen yang panjang.

Kan-thal AF biasanya digunakan dalam elemen pemanas listrik di tungku industri dan peralatan rumah tangga.

Contoh penerapannya dalam industri perkakas adalah pada elemen mika terbuka untuk pemanggang roti, pengering rambut, pada elemen berbentuk berkelok-kelok untuk pemanas kipas dan sebagai elemen kumparan terbuka pada bahan isolasi serat pada pemanas atas kaca keramik dalam rentang, pada pemanas keramik untuk pelat didih, kumparan pada serat keramik cetak untuk pelat memasak dengan kompor keramik, pada elemen kumparan gantung untuk pemanas kipas, pada elemen kawat lurus gantung untuk radiator, pemanas konveksi, pada elemen landak untuk senapan angin panas, radiator, pengering putar.

Abstrak Dalam penelitian ini, mekanisme korosi paduan FeCrAl komersial (Kanthal AF) selama anil dalam gas nitrogen (4,6) pada 900 °C dan 1200 °C diuraikan. Uji isotermal dan termo-siklis dengan memvariasikan total waktu paparan, laju pemanasan, dan suhu anil dilakukan. Uji oksidasi di udara dan gas nitrogen dilakukan dengan analisis termogravimetri. Mikrostruktur dikarakterisasi dengan mikroskop elektron pemindaian (SEM-EDX), spektroskopi elektron Auger (AES), dan analisis berkas ion terfokus (FIB-EDX). Hasil menunjukkan bahwa perkembangan korosi terjadi melalui pembentukan daerah nitridasi bawah permukaan yang terlokalisasi, yang terdiri dari partikel fase AlN, yang mengurangi aktivitas aluminium dan menyebabkan embrittlement dan spalasi. Proses pembentukan Al-nitrida dan pertumbuhan kerak Al-oksida bergantung pada suhu anil dan laju pemanasan. Ditemukan bahwa nitridasi paduan FeCrAl merupakan proses yang lebih cepat daripada oksidasi selama anil dalam gas nitrogen dengan tekanan parsial oksigen rendah dan merupakan penyebab utama degradasi paduan.

Pendahuluan Paduan berbasis FeCrAl (Kanthal AF ®) terkenal karena ketahanan oksidasi yang unggul pada suhu tinggi. Sifat yang sangat baik ini terkait dengan pembentukan kerak alumina yang stabil secara termodinamika di permukaan, yang melindungi material terhadap oksidasi lebih lanjut [1]. Meskipun memiliki sifat ketahanan korosi yang unggul, masa pakai komponen yang diproduksi dari paduan berbasis FeCrAl dapat terbatas jika bagian-bagian tersebut sering terkena siklus termal pada suhu tinggi [2]. Salah satu alasannya adalah bahwa elemen pembentuk kerak, aluminium, dikonsumsi dalam matriks paduan di area bawah permukaan karena retak termo-shock berulang dan pembentukan kembali kerak alumina. Jika kandungan aluminium yang tersisa berkurang di bawah konsentrasi kritis, paduan tidak dapat lagi membentuk kembali kerak pelindung, yang mengakibatkan oksidasi lepas yang dahsyat dengan pembentukan oksida berbasis besi dan berbasis kromium yang tumbuh cepat [3,4]. Bergantung pada atmosfer sekitar dan permeabilitas oksida permukaan, hal ini dapat memfasilitasi oksidasi internal lebih lanjut atau nitridasi dan pembentukan fase yang tidak diinginkan di wilayah bawah permukaan [5]. Han dan Young telah menunjukkan bahwa dalam paduan Ni Cr Al pembentuk kerak alumina, pola kompleks oksidasi dan nitridasi internal berkembang [6,7] selama siklus termal pada suhu tinggi di atmosfer udara, terutama dalam paduan yang mengandung pembentuk nitrida kuat seperti Al dan Ti [4]. Kerak oksida kromium diketahui permeabel terhadap nitrogen, dan Cr2 N terbentuk baik sebagai lapisan sub-kerak atau sebagai endapan internal [8,9]. Efek ini dapat diperkirakan akan lebih parah dalam kondisi siklus termal yang menyebabkan retak kerak oksida dan mengurangi efektivitasnya sebagai penghalang nitrogen [6]. Perilaku korosi dengan demikian diatur oleh persaingan antara oksidasi, yang mengarah pada pembentukan/pemeliharaan alumina pelindung, dan masuknya nitrogen yang menyebabkan nitridasi internal matriks paduan dengan pembentukan fase AlN [6,10], yang menyebabkan spalasi wilayah tersebut karena ekspansi termal fase AlN yang lebih tinggi dibandingkan dengan matriks paduan [9]. Ketika paduan FeCrAl terpapar suhu tinggi di atmosfer dengan oksigen atau donor oksigen lain seperti H2O atau CO2, oksidasi menjadi reaksi dominan, dan kerak alumina terbentuk, yang kedap oksigen atau nitrogen pada suhu tinggi dan memberikan perlindungan terhadap intrusinya ke dalam matriks paduan. Namun, jika terpapar atmosfer reduksi (N2+H2), dan retakan kerak alumina protektif, oksidasi breakaway lokal dimulai dengan pembentukan oksida Cr dan Ferich yang tidak protektif, yang menyediakan jalur yang menguntungkan bagi difusi nitrogen ke dalam matriks feritik dan pembentukan fase AlN [9]. Atmosfer nitrogen protektif (4,6) sering diterapkan dalam aplikasi industri paduan FeCrAl. Misalnya, pemanas resistansi dalam tungku perlakuan panas dengan atmosfer nitrogen protektif merupakan contoh aplikasi paduan FeCrAl yang luas di lingkungan seperti itu. Para penulis melaporkan bahwa laju oksidasi paduan FeCrAlY jauh lebih lambat ketika anil dalam atmosfer dengan tekanan parsial oksigen rendah [11]. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan apakah pemanasan dalam gas nitrogen (99,996%) (4,6) (kadar pengotor spesifikasi Messer® O2 + H2O < 10 ppm) mempengaruhi ketahanan korosi paduan FeCrAl (Kanthal AF) dan sejauh mana hal itu bergantung pada suhu pemanasan, variasinya (siklus termal), dan laju pemanasan.