Alliage Kanthal AF 837 résistohm alchrome Y alliage fécal

Le Kanthal AF est un alliage ferritique fer-chrome-aluminium (alliage FeCrAl) utilisable jusqu'à 1 300 °C (2 370 °F). Il se caractérise par une excellente résistance à l'oxydation et une excellente stabilité de forme, ce qui lui confère une longue durée de vie.

Le Kan-thal AF est généralement utilisé dans les éléments chauffants électriques des fours industriels et des appareils électroménagers.

Des exemples d'applications dans l'industrie de l'électroménager sont les éléments ouverts en mica pour grille-pain, sèche-cheveux, les éléments en forme de méandre pour radiateurs soufflants et comme éléments à bobine ouverte sur matériau isolant en fibre dans les radiateurs à dessus en vitrocéramique dans les cuisinières, dans les radiateurs en céramique pour plaques de cuisson, les bobines sur fibre céramique moulée pour plaques de cuisson avec plaques de cuisson en céramique, dans les éléments à bobine suspendus pour radiateurs soufflants, dans les éléments suspendus en fil droit pour radiateurs, radiateurs à convection, dans les éléments en porc-épic pour pistolets à air chaud, radiateurs, sèche-linge.

Résumé Dans la présente étude, le mécanisme de corrosion de l'alliage commercial FeCrAl (Kanthal AF) pendant le recuit dans l'azote gazeux (4.6) à 900 °C et 1200 °C est décrit. Des tests isothermes et thermocycliques avec des temps d'exposition totaux, des vitesses de chauffage et des températures de recuit variables ont été effectués. Des tests d'oxydation dans l'air et l'azote gazeux ont été réalisés par analyse thermogravimétrique. La microstructure est caractérisée par microscopie électronique à balayage (MEB-EDX), spectroscopie d'électrons Auger (AES) et analyse par faisceau d'ions focalisés (FIB-EDX). Les résultats montrent que la progression de la corrosion se fait par la formation de régions de nitruration souterraines localisées, composées de particules de phase AlN, ce qui réduit l'activité de l'aluminium et provoque une fragilisation et une spallation. Les processus de formation de nitrure d'Al et de croissance de tartre d'oxyde d'Al dépendent de la température de recuit et de la vitesse de chauffage. Il a été constaté que la nitruration de l'alliage FeCrAl est un processus plus rapide que l'oxydation lors du recuit dans un gaz azote à faible pression partielle d'oxygène et représente la principale cause de dégradation de l'alliage.

Introduction Les alliages à base de FeCrAl (Kanthal AF ®) sont reconnus pour leur excellente résistance à l'oxydation à haute température. Cette excellente propriété est liée à la formation de calamine d'alumine thermodynamiquement stable à la surface, qui protège le matériau contre toute oxydation ultérieure [1]. Malgré des propriétés supérieures de résistance à la corrosion, la durée de vie des composants fabriqués en alliages à base de FeCrAl peut être limitée si les pièces sont fréquemment exposées à des cycles thermiques à haute température [2]. Cela s'explique notamment par la combustion de l'aluminium, élément formateur de calamine, dans la matrice de l'alliage, sous la surface, en raison des fissures et du reformage répétés de la calamine par chocs thermiques. Si la teneur en aluminium restante descend en dessous de la concentration critique, l'alliage ne peut plus reformer la calamine protectrice, ce qui entraîne une oxydation catastrophique par rupture par formation d'oxydes de fer et de chrome à croissance rapide [3,4]. Selon l'atmosphère environnante et la perméabilité des oxydes de surface, cela peut faciliter une oxydation ou une nitruration interne supplémentaire et la formation de phases indésirables sous la surface [5]. Han et Young ont montré que dans les alliages Ni Cr Al formant des calamines d'alumine, un schéma complexe d'oxydation et de nitruration internes se développe [6,7] lors des cycles thermiques à températures élevées dans une atmosphère d'air, en particulier dans les alliages qui contiennent de puissants formateurs de nitrures comme Al et Ti [4]. Les calamines d'oxyde de chrome sont connues pour être perméables à l'azote, et Cr2N se forme soit sous forme de sous-couche, soit sous forme de précipité interne [8,9]. On peut s'attendre à ce que cet effet soit plus sévère dans des conditions de cyclage thermique qui conduisent à la fissuration des calamines d'oxyde et réduisent son efficacité comme barrière à l'azote [6]. Le comportement à la corrosion est donc régi par la compétition entre l'oxydation, qui conduit à la formation/maintien d'alumine protectrice, et la pénétration d'azote conduisant à la nitruration interne de la matrice de l'alliage par formation de phase AlN [6,10], qui conduit à l'écaillage de cette région en raison de la dilatation thermique plus élevée de la phase AlN par rapport à la matrice de l'alliage [9]. Lors de l'exposition des alliages FeCrAl à des températures élevées dans des atmosphères contenant de l'oxygène ou d'autres donneurs d'oxygène tels que H₂O ou CO₂, l'oxydation est la réaction dominante, et des dépôts d'alumine se forment, imperméables à l'oxygène ou à l'azote à haute température, offrant une protection contre leur intrusion dans la matrice de l'alliage. Cependant, en cas d'exposition à une atmosphère réductrice (N₂+H₂) et de fissures de dépôts d'alumine protectrices, une oxydation locale se déclenche par la formation d'oxydes de Cr et de Ferich non protecteurs, qui offrent un chemin favorable à la diffusion de l'azote dans la matrice ferritique et à la formation de phase AlN [9]. L'atmosphère protectrice d'azote (4.6) est fréquemment utilisée dans l'application industrielle des alliages FeCrAl. Par exemple, les résistances chauffantes des fours de traitement thermique sous atmosphère protectrice d'azote illustrent l'utilisation répandue des alliages FeCrAl dans un tel environnement. Les auteurs rapportent que la vitesse d'oxydation des alliages FeCrAlY est considérablement plus lente lors du recuit dans une atmosphère à faible pression partielle d'oxygène [11]. L'objectif de l'étude était de déterminer si le recuit dans l'azote gazeux (99,996 %) (niveau d'impureté Messer® spec. O2 + H2O < 10 ppm) affecte la résistance à la corrosion de l'alliage FeCrAl (Kanthal AF) et dans quelle mesure il dépend de la température de recuit, de sa variation (cyclage thermique) et de la vitesse de chauffage.