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 su excelente resistencia a la oxidación y una excelente estabilidad de forma, lo que prolonga la vida útil del elemento.

Kan-thal AF se utiliza normalmente en elementos de calentamiento eléctrico en hornos industriales y electrodomésticos.

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

Resumen En el presente estudio, se describe el mecanismo de corrosión de la aleación comercial FeCrAl (Kanthal AF) durante el recocido en nitrógeno gaseoso (4.6) a 900 °C y 1200 °C. Se realizaron pruebas isotérmicas y termocíclicas con diferentes tiempos totales de exposición, velocidades de calentamiento y temperaturas de recocido. La prueba de oxidación en aire y nitrógeno gaseoso se llevó a cabo mediante análisis termogravimétrico. La microestructura se caracteriza mediante microscopía electrónica de barrido (SEM-EDX), espectroscopia electrónica Auger (AES) y análisis de haz de iones enfocado (FIB-EDX). Los resultados muestran que la progresión de la corrosión tiene lugar a través de la formación de regiones localizadas de nitruración subsuperficial, compuestas de partículas de fase AlN, lo que reduce la actividad del aluminio y causa fragilización y espalación. Los procesos de formación de nitruro de Al y crecimiento de incrustaciones de óxido de Al dependen de la temperatura de recocido y la velocidad de calentamiento. Se descubrió que la nitruración de la aleación FeCrAl es un proceso más rápido que la oxidación durante el recocido en gas nitrógeno con baja presión parcial de oxígeno y representa la principal causa de degradación de la aleación.

Introducción Las aleaciones basadas en FeCrAl (Kanthal AF ®) son bien conocidas por su resistencia superior a la oxidación a temperaturas elevadas. Esta excelente propiedad está relacionada con la formación de incrustaciones de alúmina termodinámicamente estables en la superficie, que protegen el material contra una mayor oxidación [1]. A pesar de las propiedades superiores de resistencia a la corrosión, la vida útil de los componentes fabricados con aleaciones basadas en FeCrAl puede ser limitada si las piezas se exponen frecuentemente a ciclos térmicos a temperaturas elevadas [2]. Una de las razones para esto es que el elemento formador de incrustaciones, el aluminio, se consume en la matriz de aleación en el área del subsuelo debido al agrietamiento por choque térmico repetido y la reformación de las incrustaciones de alúmina. Si el contenido de aluminio restante disminuye por debajo de la concentración crítica, la aleación ya no puede reformar las incrustaciones protectoras, lo que resulta en una oxidación catastrófica por la formación de óxidos de hierro y cromo de rápido crecimiento [3,4]. Dependiendo de la atmósfera circundante y la permeabilidad de los óxidos de la superficie, esto puede facilitar una mayor oxidación interna o nitruración y la formación de fases no deseadas en la región del subsuelo [5]. Han y Young han demostrado que en las aleaciones de Ni Cr Al que forman incrustaciones de alúmina, se desarrolla un patrón complejo de oxidación interna y nitruración [6,7] durante el ciclado térmico a temperaturas elevadas en una atmósfera de aire, especialmente en aleaciones que contienen fuertes formadores de nitruro como Al y Ti [4]. Se sabe que las incrustaciones de óxido de cromo son permeables al nitrógeno, y el Cr2 N se forma como una capa de subincrustaciones o como precipitado interno [8,9]. Se puede esperar que este efecto sea más severo en condiciones de ciclado térmico que conducen al agrietamiento de las incrustaciones de óxido y reducen su eficacia como barrera para el nitrógeno [6]. Por lo tanto, el comportamiento de la corrosión está gobernado por la competencia entre la oxidación, que conduce a la formación/mantenimiento de alúmina protectora, y la entrada de nitrógeno que conduce a la nitruración interna de la matriz de la aleación mediante la formación de la fase AlN [6,10], que conduce a la espalación de esa región debido a una mayor expansión térmica de la fase AlN en comparación con la matriz de la aleación [9]. Al exponer aleaciones de FeCrAl a altas temperaturas en atmósferas con oxígeno u otros donantes de oxígeno como H₂O o CO₂, la oxidación es la reacción dominante y se forman incrustaciones de alúmina, que son impermeables al oxígeno o al nitrógeno a temperaturas elevadas y proporcionan protección contra su intrusión en la matriz de la aleación. Pero, si se exponen a una atmósfera de reducción (N₂+H₂) y a una grieta protectora en las incrustaciones de alúmina, se inicia una oxidación local por ruptura mediante la formación de óxidos de Cr y Ferich no protectores, que proporcionan una vía favorable para la difusión del nitrógeno en la matriz ferrítica y la formación de la fase AlN [9]. La atmósfera protectora de nitrógeno (4.6) se aplica con frecuencia en la aplicación industrial de 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 aplicación generalizada de aleaciones de FeCrAl en dicho entorno. Los autores informan que la velocidad de oxidación de las aleaciones de 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 especificado por Messer® O2 + H2O < 10 ppm) afecta la resistencia a la corrosión de la aleación FeCrAl (Kanthal AF) y en qué medida depende de la temperatura de recocido, su variación (ciclado térmico) y la velocidad de calentamiento.