Paduan Kanthal AF 837 resistohm alchrome Y fecral alloy

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

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

Contoh aplikasi dalam industri peralatan rumah tangga adalah elemen mika terbuka untuk pemanggang roti, pengering rambut, elemen berbentuk meander untuk pemanas kipas, dan elemen kumparan terbuka pada bahan isolasi serat dalam pemanas keramik kaca pada kompor, pemanas keramik untuk kompor tanam, kumparan pada serat keramik cetakan untuk kompor dengan kompor keramik, elemen kumparan gantung untuk pemanas kipas, elemen kawat lurus gantung untuk radiator, pemanas konveksi, elemen landak untuk pistol udara panas, radiator, dan pengering pakaian.

Abstrak Dalam penelitian ini, mekanisme korosi paduan FeCrAl komersial (Kanthal AF) selama anil dalam gas nitrogen (4.6) pada suhu 900 °C dan 1200 °C diuraikan. Uji isotermal dan termo-siklik dengan variasi 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 subpermukaan lokal, yang terdiri dari partikel fase AlN, yang mengurangi aktivitas aluminium dan menyebabkan kerapuhan dan pengelupasan. Proses pembentukan nitrida Al dan pertumbuhan lapisan oksida Al 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 oksidasinya yang unggul pada suhu tinggi. Sifat unggul ini terkait dengan pembentukan lapisan alumina yang stabil secara termodinamika di permukaan, yang melindungi material dari oksidasi lebih lanjut [1]. Meskipun memiliki sifat ketahanan korosi yang unggul, masa pakai komponen yang diproduksi dari paduan berbasis FeCrAl dapat terbatas jika komponen tersebut sering terpapar siklus termal pada suhu tinggi [2]. Salah satu alasannya adalah unsur pembentuk lapisan, aluminium, dikonsumsi dalam matriks paduan di area bawah permukaan karena retak kejut termal berulang dan pembentukan kembali lapisan alumina. Jika kandungan aluminium yang tersisa berkurang di bawah konsentrasi kritis, paduan tidak dapat lagi membentuk kembali lapisan pelindung, sehingga mengakibatkan oksidasi yang merusak akibat pembentukan oksida berbasis besi dan berbasis kromium yang tumbuh cepat [3,4]. Tergantung pada atmosfer di sekitarnya dan permeabilitas oksida permukaan, hal ini dapat memfasilitasi oksidasi internal atau nitridasi lebih lanjut dan pembentukan fase yang tidak diinginkan di wilayah bawah permukaan [5]. Han dan Young telah menunjukkan bahwa pada paduan Ni Cr Al pembentuk kerak alumina, pola oksidasi dan nitridasi internal yang kompleks berkembang [6,7] selama siklus termal pada suhu tinggi dalam atmosfer udara, terutama pada 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 diperkirakan akan lebih parah dalam kondisi siklus termal yang menyebabkan retaknya kerak oksida dan mengurangi efektivitasnya sebagai penghalang terhadap nitrogen [6]. Perilaku korosi dengan demikian diatur oleh persaingan antara oksidasi, yang menyebabkan pembentukan/pemeliharaan alumina pelindung, dan masuknya nitrogen yang menyebabkan nitridasi internal matriks paduan dengan pembentukan fase AlN [6,10], yang menyebabkan pengelupasan daerah tersebut karena ekspansi termal fase AlN yang lebih tinggi dibandingkan dengan matriks paduan [9]. Ketika paduan FeCrAl terpapar suhu tinggi dalam atmosfer dengan oksigen atau donor oksigen lainnya seperti H2O atau CO2, oksidasi adalah reaksi yang dominan, dan lapisan alumina terbentuk, yang kedap terhadap oksigen atau nitrogen pada suhu tinggi dan memberikan perlindungan terhadap masuknya oksigen atau nitrogen ke dalam matriks paduan. Namun, jika terpapar atmosfer reduksi (N2+H2), dan lapisan alumina pelindung retak, oksidasi lokal yang terlepas dimulai dengan pembentukan oksida Cr dan Feri yang tidak protektif, yang memberikan jalur yang menguntungkan untuk difusi nitrogen ke dalam matriks feritik dan pembentukan fase AlN [9]. Atmosfer nitrogen pelindung (4.6) sering diterapkan dalam aplikasi industri paduan FeCrAl. Misalnya, pemanas resistansi dalam tungku perlakuan panas dengan atmosfer nitrogen pelindung adalah contoh aplikasi luas paduan FeCrAl dalam lingkungan tersebut. Para penulis melaporkan bahwa laju oksidasi paduan FeCrAlY jauh lebih lambat ketika anil dalam atmosfer dengan tekanan parsial oksigen rendah [11]. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan apakah perlakuan anil dalam gas nitrogen (99,996%) (4,6) (Messer® spec. tingkat pengotor O2 + H2O < 10 ppm) mempengaruhi ketahanan korosi paduan FeCrAl (Kanthal AF) dan sejauh mana hal itu bergantung pada suhu anil, variasinya (siklus termal), dan laju pemanasan.