कंथल AF मिश्र धातु 837 रेसिस्टोम अल्क्रोम वाई फेक्रल मिश्र धातु

कंथल AF हे 1300°C (2370°F) पर्यंत तापमानात वापरण्यासाठी फेरिटिक लोह-क्रोमियम-ॲल्युमिनियम मिश्र धातु (FeCrAl मिश्र धातु) आहे. मिश्रधातूमध्ये उत्कृष्ट ऑक्सिडेशन प्रतिरोधकता आणि खूप चांगल्या स्वरूपाची स्थिरता असते ज्यामुळे घटक दीर्घकाळ टिकतात.

कान-थल AF सामान्यत: औद्योगिक भट्टी आणि घरगुती उपकरणांमध्ये इलेक्ट्रिकल हीटिंग घटकांमध्ये वापरले जाते.

टोस्टर, हेअर ड्रायर, फॅन हीटर्ससाठी खुल्या अभ्रक घटकांमध्ये, फॅन हीटर्ससाठी खुल्या अभ्रक घटकांमध्ये आणि सिरॅमिक ग्लास टॉप हीटर्समधील फायबर इन्सुलेट सामग्रीवरील ओपन कॉइल एलिमेंट्स, उकळत्या प्लेट्स, कॉइल्ससाठी सिरॅमिक हीटर्समध्ये ॲप्लायन्स उद्योगातील अनुप्रयोगांची उदाहरणे आहेत. सिरेमिक हॉब्ससह कुकिंग प्लेट्ससाठी मोल्डेड सिरॅमिक फायबरवर, फॅन हीटर्ससाठी निलंबित कॉइल घटकांमध्ये, रेडिएटर्ससाठी निलंबित सरळ वायर घटकांमध्ये, कन्व्हेक्शन हीटर्स, हॉट एअर गनसाठी पोर्क्युपिन घटकांमध्ये, रेडिएटर्स, टंबल ड्रायर.

गोषवारा सध्याच्या अभ्यासात, 900 °C आणि 1200 °C वर नायट्रोजन वायू (4.6) मध्ये ऍनीलिंग दरम्यान व्यावसायिक FeCrAl मिश्रधातू (कंथल AF) ची गंज यंत्रणा रेखांकित केली आहे. वेगवेगळ्या एकूण एक्सपोजर वेळा, तापण्याचे दर आणि ॲनिलिंग तापमानासह समथर्मल आणि थर्मो-सायक्लिक चाचण्या केल्या गेल्या. हवा आणि नायट्रोजन वायूमधील ऑक्सिडेशन चाचणी थर्मोग्रॅविमेट्रिक विश्लेषणाद्वारे केली गेली. मायक्रोस्ट्रक्चर स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (SEM-EDX), Auger इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (AES), आणि केंद्रित आयन बीम (FIB-EDX) विश्लेषणाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. परिणाम दर्शवितात की क्षरणाची प्रगती स्थानिकीकृत उपसर्फेस नायट्रिडेशन क्षेत्रांच्या निर्मितीद्वारे होते, जे AlN फेज कणांनी बनलेले असते, ज्यामुळे ॲल्युमिनियमची क्रिया कमी होते आणि त्यामुळे जळजळ आणि स्पॅलेशन होते. अल-नायट्राइड निर्मिती आणि अल-ऑक्साइड स्केलच्या वाढीच्या प्रक्रिया ॲनिलिंग तापमान आणि गरम होण्याच्या दरावर अवलंबून असतात. असे आढळून आले की FeCrAl मिश्रधातूचे नायट्रिडेशन ही कमी ऑक्सिजन आंशिक दाब असलेल्या नायट्रोजन वायूमध्ये ॲनिलिंग करताना ऑक्सिडेशनपेक्षा जलद प्रक्रिया आहे आणि मिश्रधातूच्या ऱ्हासाचे मुख्य कारण आहे.

परिचय FeCrAl - आधारित मिश्रधातू (Kanthal AF ®) हे त्यांच्या भारदस्त तापमानात उत्कृष्ट ऑक्सिडेशन प्रतिरोधकतेसाठी प्रसिद्ध आहेत. ही उत्कृष्ट मालमत्ता पृष्ठभागावर थर्मोडायनामिकली स्थिर ॲल्युमिना स्केलच्या निर्मितीशी संबंधित आहे, जे पुढील ऑक्सिडेशनपासून सामग्रीचे संरक्षण करते [१]. उत्कृष्ट गंज प्रतिरोधक गुणधर्म असूनही, FeCrAl-आधारित मिश्रधातूंपासून तयार केलेल्या घटकांचे आयुष्यमान भारदस्त तापमानात थर्मल सायकलिंगच्या संपर्कात आल्यास ते मर्यादित असू शकते [२]. याचे एक कारण असे आहे की ॲल्युमिना स्केलच्या वारंवार थर्मो-शॉक क्रॅकिंगमुळे आणि सुधारित झाल्यामुळे स्केल फॉर्मिंग एलिमेंट, ॲल्युमिनियम, उप-पृष्ठभागातील मिश्र धातु मॅट्रिक्समध्ये वापरला जातो. जर उर्वरित ॲल्युमिनियम सामग्री गंभीर एकाग्रतेच्या खाली कमी झाली, तर मिश्रधातू यापुढे संरक्षणात्मक प्रमाणात सुधारणा करू शकत नाही, परिणामी वेगाने वाढणारे लोह-आधारित आणि क्रोमियम-आधारित ऑक्साईड्स [3,4] तयार करून आपत्तीजनक ब्रेकअवे ऑक्सिडेशन होऊ शकते. सभोवतालच्या वातावरणावर आणि पृष्ठभागावरील ऑक्साईड्सच्या पारगम्यतेवर अवलंबून हे पुढील अंतर्गत ऑक्सिडेशन किंवा नायट्रिडेशन आणि उपपृष्ठभागात अवांछित टप्प्यांची निर्मिती सुलभ करू शकते [५]. हान आणि यंग यांनी दर्शविले आहे की ॲल्युमिना स्केलमध्ये Ni Cr Al मिश्रधातूंच्या निर्मितीमध्ये, अंतर्गत ऑक्सिडेशन आणि नायट्रिडेशनचा एक जटिल नमुना विकसित होतो [6,7] हवेच्या वातावरणात भारदस्त तापमानात थर्मल सायकलिंग दरम्यान, विशेषत: अल सारख्या मजबूत नायट्राइड फॉर्मर्स असलेल्या मिश्रधातूंमध्ये. आणि Ti [4]. क्रोमियम ऑक्साईड स्केल नायट्रोजन पारगम्य म्हणून ओळखले जातात, आणि Cr2 N एकतर उप-स्केल स्तर म्हणून किंवा अंतर्गत अवक्षेपण म्हणून तयार होतात [8,9]. थर्मल सायकलिंगच्या परिस्थितीत हा परिणाम अधिक तीव्र होण्याची अपेक्षा केली जाऊ शकते ज्यामुळे ऑक्साईड स्केल क्रॅक होते आणि नायट्रोजनचा अडथळा म्हणून त्याची प्रभावीता कमी होते [6]. अशाप्रकारे गंज वर्तन ऑक्सिडेशनमधील स्पर्धेद्वारे नियंत्रित केले जाते, ज्यामुळे संरक्षणात्मक ॲल्युमिना तयार होते/देखभाल होते आणि नायट्रोजन प्रवेशामुळे ॲलएन फेज [6,10] च्या निर्मितीद्वारे मिश्रधातू मॅट्रिक्सचे अंतर्गत नायट्रिडेशन होते, ज्यामुळे क्षरण होते. मिश्रधातू मॅट्रिक्स [९] च्या तुलनेत AlN टप्प्याच्या उच्च थर्मल विस्तारामुळे तो प्रदेश. ऑक्सिजन किंवा इतर ऑक्सिजन दाता जसे की H2O किंवा CO2 सह वातावरणातील उच्च तापमानात FeCrAl मिश्रधातूंचा पर्दाफाश करताना, ऑक्सिडेशन ही प्रबळ प्रतिक्रिया असते आणि एल्युमिना स्केल फॉर्म, जे भारदस्त तापमानात ऑक्सिजन किंवा नायट्रोजनसाठी अभेद्य असते आणि त्यांच्या आत प्रवेश करण्यापासून संरक्षण प्रदान करते. मिश्र धातु मॅट्रिक्स. परंतु, रिडक्शन वातावरण (N2+H2) आणि संरक्षणात्मक ॲल्युमिना स्केल क्रॅकच्या संपर्कात आल्यास, गैर-संरक्षणात्मक सीआर आणि फेरिच ऑक्साईड्सच्या निर्मितीद्वारे स्थानिक ब्रेकअवे ऑक्सिडेशन सुरू होते, जे फेरीटिक मॅट्रिक्समध्ये नायट्रोजन प्रसार आणि निर्मितीसाठी अनुकूल मार्ग प्रदान करते. AlN टप्प्यातील [9]. FeCrAl मिश्र धातुंच्या औद्योगिक वापरामध्ये संरक्षणात्मक (4.6) नायट्रोजन वातावरण वारंवार वापरले जाते. उदाहरणार्थ, संरक्षणात्मक नायट्रोजन वातावरणासह उष्णता उपचार भट्टीमध्ये प्रतिरोधक हीटर्स हे अशा वातावरणात FeCrAl मिश्र धातुंच्या व्यापक वापराचे उदाहरण आहेत. लेखकांनी नोंदवले आहे की कमी ऑक्सिजन आंशिक दाब [११] असलेल्या वातावरणात एनीलिंग करताना FeCrAlY मिश्रधातूंचा ऑक्सिडेशन दर खूपच कमी असतो. (99.996%) नायट्रोजन (4.6) वायू (Messer® spec. अशुद्धता पातळी O2 + H2O < 10 ppm) मध्ये ऍनिलिंग केल्याने FeCrAl मिश्र धातु (कंथल AF) च्या गंज प्रतिरोधनावर परिणाम होतो की नाही आणि ते किती प्रमाणात अवलंबून आहे हे निर्धारित करणे हा अभ्यासाचा उद्देश होता. एनीलिंग तापमान, त्याची भिन्नता (थर्मल-सायकलिंग), आणि हीटिंग रेट यावर.