कंथल एएफ मिश्र धातु 837 रेसिस्टोहम अल्क्रोम वाई फेक्रल मिश्र धातु

कंथल एएफ 1300°C (2370°F) तक के तापमान पर उपयोग के लिए एक फेरिटिक आयरन-क्रोमियम-एल्यूमीनियम मिश्र धातु (FeCrAl मिश्र धातु) है। मिश्र धातु को उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध और बहुत अच्छी स्थिरता की विशेषता है जिसके परिणामस्वरूप तत्व का जीवन लंबा होता है।

कान-थल एएफ का उपयोग आमतौर पर औद्योगिक भट्टियों और घरेलू उपकरणों में विद्युत ताप तत्वों में किया जाता है।

उपकरण उद्योग में अनुप्रयोगों के उदाहरण टोस्टर, हेयर ड्रायर के लिए खुले अभ्रक तत्वों में, फैन हीटर के लिए घुमावदार आकार के तत्वों में और सिरेमिक ग्लास टॉप हीटर में फाइबर इन्सुलेटिंग सामग्री पर खुले कॉइल तत्वों के रूप में, उबलते प्लेटों, कॉइल्स के लिए सिरेमिक हीटर में हैं सिरेमिक हॉब्स के साथ खाना पकाने की प्लेटों के लिए मोल्डेड सिरेमिक फाइबर पर, फैन हीटर के लिए निलंबित कुंडल तत्वों में, रेडिएटर, संवहन हीटर के लिए निलंबित सीधे तार तत्वों में, गर्म हवा बंदूकें, रेडिएटर, टम्बल ड्रायर के लिए साही तत्वों में।

सार वर्तमान अध्ययन में, 900 डिग्री सेल्सियस और 1200 डिग्री सेल्सियस पर नाइट्रोजन गैस (4.6) में एनीलिंग के दौरान वाणिज्यिक FeCrAl मिश्र धातु (कंथल एएफ) के संक्षारण तंत्र को रेखांकित किया गया है। अलग-अलग कुल एक्सपोज़र समय, ताप दर और एनीलिंग तापमान के साथ इज़ोटेर्मल और थर्मो-साइक्लिक परीक्षण किए गए। थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण द्वारा हवा और नाइट्रोजन गैस में ऑक्सीकरण परीक्षण किया गया। माइक्रोस्ट्रक्चर की विशेषता स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम-ईडीएक्स), ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एईएस), और केंद्रित आयन बीम (एफआईबी-ईडीएक्स) विश्लेषण है। नतीजे बताते हैं कि संक्षारण की प्रगति एलएन चरण कणों से बने स्थानीय उपसतह नाइट्रिडेशन क्षेत्रों के गठन के माध्यम से होती है, जो एल्यूमीनियम गतिविधि को कम करती है और भंगुरता और फैलाव का कारण बनती है। अल-नाइट्राइड निर्माण और अल-ऑक्साइड पैमाने की वृद्धि की प्रक्रिया एनीलिंग तापमान और ताप दर पर निर्भर करती है। यह पाया गया कि FeCrAl मिश्र धातु का नाइट्रिडेशन कम ऑक्सीजन आंशिक दबाव के साथ नाइट्रोजन गैस में एनीलिंग के दौरान ऑक्सीकरण की तुलना में तेज़ प्रक्रिया है और मिश्र धातु के क्षरण का मुख्य कारण दर्शाता है।

परिचय FeCrAl-आधारित मिश्रधातु (कंथल AF®) ऊंचे तापमान पर अपने बेहतर ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए प्रसिद्ध हैं। यह उत्कृष्ट गुण सतह पर थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर एल्यूमिना स्केल के निर्माण से संबंधित है, जो सामग्री को आगे ऑक्सीकरण से बचाता है [1]। बेहतर संक्षारण प्रतिरोध गुणों के बावजूद, FeCrAl आधारित मिश्र धातुओं से निर्मित घटकों का जीवनकाल सीमित हो सकता है यदि भागों को अक्सर ऊंचे तापमान पर थर्मल साइक्लिंग के संपर्क में रखा जाता है [2]। इसका एक कारण यह है कि बार-बार थर्मो-शॉक क्रैकिंग और एल्यूमिना स्केल के सुधार के कारण स्केल बनाने वाला तत्व, एल्यूमीनियम, उपसतह क्षेत्र में मिश्र धातु मैट्रिक्स में खपत होता है। यदि शेष एल्युमीनियम सामग्री महत्वपूर्ण सांद्रता से कम हो जाती है, तो मिश्र धातु अब सुरक्षात्मक पैमाने में सुधार नहीं कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से बढ़ते लौह-आधारित और क्रोमियम-आधारित ऑक्साइड के गठन से विनाशकारी ब्रेकअवे ऑक्सीकरण होता है [3,4]। आसपास के वातावरण और सतह ऑक्साइड की पारगम्यता के आधार पर यह आगे आंतरिक ऑक्सीकरण या नाइट्रिडेशन और उपसतह क्षेत्र में अवांछित चरणों के गठन की सुविधा प्रदान कर सकता है [5]। हान और यंग ने दिखाया है कि नी सीआर अल मिश्र धातु बनाने वाले एल्यूमिना स्केल में, वायु वायुमंडल में ऊंचे तापमान पर थर्मल साइक्लिंग के दौरान आंतरिक ऑक्सीकरण और नाइट्रिडेशन का एक जटिल पैटर्न विकसित होता है, खासकर उन मिश्र धातुओं में जिनमें अल जैसे मजबूत नाइट्राइड फॉर्मर्स होते हैं। और टीआई [4]। क्रोमियम ऑक्साइड स्केल को नाइट्रोजन पारगम्य माना जाता है, और Cr2 N या तो एक उप-स्केल परत के रूप में या आंतरिक अवक्षेप के रूप में बनता है [8,9]। थर्मल साइक्लिंग स्थितियों के तहत इस प्रभाव के अधिक गंभीर होने की उम्मीद की जा सकती है, जिससे ऑक्साइड स्केल टूट जाता है और नाइट्रोजन में बाधा के रूप में इसकी प्रभावशीलता कम हो जाती है [6]। संक्षारण व्यवहार इस प्रकार ऑक्सीकरण के बीच प्रतिस्पर्धा द्वारा नियंत्रित होता है, जो सुरक्षात्मक एल्यूमिना निर्माण/रखरखाव की ओर जाता है, और नाइट्रोजन प्रवेश के कारण अलएन चरण [6,10] के गठन से मिश्र धातु मैट्रिक्स का आंतरिक नाइट्रिडेशन होता है, जिससे फैलाव होता है। मिश्र धातु मैट्रिक्स की तुलना में AlN चरण के उच्च तापीय विस्तार के कारण वह क्षेत्र [9]। जब ऑक्सीजन या अन्य ऑक्सीजन दाताओं जैसे H2O या CO2 के साथ FeCrAl मिश्र धातुओं को वायुमंडल में उच्च तापमान पर उजागर किया जाता है, तो ऑक्सीकरण प्रमुख प्रतिक्रिया होती है, और एल्यूमिना स्केल बनता है, जो ऊंचे तापमान पर ऑक्सीजन या नाइट्रोजन के लिए अभेद्य होता है और उनके घुसपैठ के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करता है। मिश्र धातु मैट्रिक्स। लेकिन, यदि कमी वाले वातावरण (एन2+एच2) और सुरक्षात्मक एल्यूमिना स्केल दरार के संपर्क में आते हैं, तो गैर-सुरक्षात्मक सीआर और फेरिच ऑक्साइड के गठन से एक स्थानीय ब्रेकअवे ऑक्सीकरण शुरू हो जाता है, जो फेरिटिक मैट्रिक्स और गठन में नाइट्रोजन प्रसार के लिए एक अनुकूल मार्ग प्रदान करता है। AlN चरण का [9]। FeCrAl मिश्र धातुओं के औद्योगिक अनुप्रयोग में सुरक्षात्मक (4.6) नाइट्रोजन वातावरण का अक्सर उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सुरक्षात्मक नाइट्रोजन वातावरण के साथ ताप उपचार भट्टियों में प्रतिरोध हीटर ऐसे वातावरण में FeCrAl मिश्र धातुओं के व्यापक अनुप्रयोग का एक उदाहरण हैं। लेखकों की रिपोर्ट है कि कम ऑक्सीजन आंशिक दबाव वाले वातावरण में एनीलिंग करते समय FeCrAlY मिश्र धातुओं की ऑक्सीकरण दर काफी धीमी होती है [11]। अध्ययन का उद्देश्य यह निर्धारित करना था कि क्या (99.996%) नाइट्रोजन (4.6) गैस (मेसर® स्पेक। अशुद्धता स्तर O2 + H2O <10 पीपीएम) में एनीलिंग FeCrAl मिश्र धातु (कंथल एएफ) के संक्षारण प्रतिरोध को प्रभावित करता है और यह किस हद तक निर्भर करता है एनीलिंग तापमान, इसकी भिन्नता (थर्मल-साइक्लिंग), और हीटिंग दर पर।