Aleación Kanthal AF 837 resistohm alchrome Y aleación fecral

Kanthal AF es una aleación ferrítica de hierro-cromo-aluminio (aleación FeCrAl) para uso a temperaturas de hasta 1300 °C (2370 °F). Esta aleación se caracteriza por una excelente resistencia a la oxidación y una muy buena estabilidad dimensional, lo que resulta en una larga vida útil del elemento.

El Kan-thal AF se utiliza habitualmente en elementos calefactores eléctricos de hornos industriales y electrodomésticos.

Ejemplos de aplicaciones en la industria de electrodomésticos son los elementos de mica abiertos para tostadoras y secadores de pelo, los elementos en forma de serpentín para calefactores con ventilador y los elementos de bobina abierta sobre material aislante de fibra en calefactores de vitrocerámica en cocinas, los calentadores cerámicos para placas de cocción, las bobinas sobre fibra cerámica moldeada para placas de cocción con vitrocerámica, los elementos de bobina suspendidos para calefactores con ventilador, los elementos de alambre recto suspendidos para radiadores y calefactores de convección, y los elementos tipo erizo para pistolas de aire caliente, radiadores y secadoras.

Resumen En el presente estudio, se describe el mecanismo de corrosión de la aleación comercial FeCrAl (Kanthal AF) durante el recocido en atmósfera de nitrógeno (4.6) a 900 °C y 1200 °C. Se realizaron ensayos isotérmicos y termocíclicos con diferentes tiempos de exposición total, velocidades de calentamiento y temperaturas de recocido. La prueba de oxidación en aire y nitrógeno se llevó a cabo mediante análisis termogravimétrico. La microestructura se caracterizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM-EDX), espectroscopía electrónica Auger (AES) y análisis de haz de iones focalizado (FIB-EDX). Los resultados muestran que la progresión de la corrosión se produce a través de la formación de regiones de nitruración subsuperficial localizadas, compuestas por partículas de fase AlN, lo que reduce la actividad del aluminio y causa fragilización y descamación. Los procesos de formación de nitruro de aluminio y crecimiento de la capa de óxido de aluminio dependen de la temperatura de recocido y la velocidad de calentamiento. Se ha comprobado que la nitruración de la aleación FeCrAl es un proceso más rápido que la oxidación durante el recocido en una atmósfera de nitrógeno con baja presión parcial de oxígeno, y representa la principal causa de degradación de la aleación.

Introducción Las aleaciones a base de FeCrAl (Kanthal AF®) son bien conocidas por su excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Esta propiedad se relaciona con la formación de una capa de alúmina termodinámicamente estable en la superficie, que protege el material contra una mayor oxidación [1]. A pesar de sus propiedades superiores de resistencia a la corrosión, la vida útil de los componentes fabricados con aleaciones a base de FeCrAl puede verse limitada si las piezas se exponen frecuentemente a ciclos térmicos a altas temperaturas [2]. Una de las razones es que el elemento formador de la capa, el aluminio, se consume en la matriz de la aleación en la zona subsuperficial debido al agrietamiento por choque térmico repetido y a la reformación de la capa de alúmina. Si el contenido de aluminio restante disminuye por debajo de la concentración crítica, la aleación ya no puede reformar la capa protectora, lo que provoca una oxidación catastrófica por desprendimiento debido a la formación de óxidos de hierro y cromo de rápido crecimiento [3,4]. Dependiendo de la atmósfera circundante y la permeabilidad de los óxidos superficiales, esto puede facilitar una mayor oxidación interna o nitruración y la formación de fases indeseadas en la región subsuperficial [5]. Han y Young han demostrado que en las aleaciones de Ni Cr Al que forman una capa de alúmina, se desarrolla un patrón complejo de oxidación y nitruración interna [6,7] durante el ciclo térmico a temperaturas elevadas en una atmósfera de aire, especialmente en aleaciones que contienen formadores de nitruro fuertes como Al y Ti [4]. Se sabe que las capas de óxido de cromo son permeables al nitrógeno, y el Cr2 N se forma como una capa subcapa o como precipitado interno [8,9]. Se puede esperar que este efecto sea más severo en condiciones de ciclo térmico que conducen al agrietamiento de la capa de óxido y reducen su efectividad como barrera al nitrógeno [6]. El comportamiento de corrosión está gobernado por la competencia entre la oxidación, que conduce a la formación/mantenimiento de la alúmina protectora, y la entrada de nitrógeno que conduce a la nitruración interna de la matriz de aleación por la formación de la fase AlN [6,10], lo que conduce al desprendimiento de esa región debido a la mayor expansión térmica de la fase AlN en comparación con la matriz de aleación [9]. Cuando las aleaciones de FeCrAl se exponen a altas temperaturas en atmósferas con oxígeno u otros donantes de oxígeno como H2O o CO2, la oxidación es la reacción dominante y se forma una capa de alúmina, que es impermeable al oxígeno o al nitrógeno a temperaturas elevadas y proporciona protección contra su intrusión en la matriz de la aleación. Pero, si se exponen a una atmósfera reductora (N2+H2) y la capa protectora de alúmina se agrieta, comienza una oxidación local por desprendimiento debido a la formación de óxidos ricos en Cr y Fe no protectores, que proporcionan una vía favorable para la difusión de nitrógeno en la matriz ferrítica y la formación de la fase AlN [9]. La atmósfera protectora de nitrógeno (4.6) se aplica frecuentemente en la aplicación industrial de las aleaciones de FeCrAl. Por ejemplo, los calentadores de resistencia en hornos de tratamiento térmico con una atmósfera protectora de nitrógeno son un ejemplo de la amplia aplicación de las aleaciones de FeCrAl en dicho entorno. Los autores informan que la tasa de oxidación de las aleaciones FeCrAlY es considerablemente más lenta cuando se recocen en una atmósfera con bajas presiones parciales de oxígeno [11]. El objetivo del estudio fue determinar si el recocido en gas nitrógeno (4,6) (99,996%) (nivel de impurezas O2 + H2O < 10 ppm, especificación Messer®) afecta la resistencia a la corrosión de la aleación FeCrAl (Kanthal AF) y en qué medida depende de la temperatura de recocido, su variación (ciclo térmico) y la velocidad de calentamiento.