Alliage Kanthal AF 837 résistohm alchrome Y alliage fécal

Kanthal AF est un alliage ferritique fer-chrome-aluminium (alliage FeCrAl) pour une utilisation à des températures allant jusqu'à 1 300 °C (2 370 °F). L'alliage se caractérise par une excellente résistance à l'oxydation et une très bonne stabilité de forme, ce qui se traduit par une longue durée de vie des éléments.

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 les radiateurs soufflants et les éléments à serpentin ouvert sur un matériau isolant en fibre dans les radiateurs en verre céramique des cuisinières, les radiateurs en céramique pour les plaques bouillantes, les serpentins. en fibre céramique moulée pour plaques de cuisson avec plaques vitrocéramiques, en éléments suspendus à serpentins pour aérothermes, en éléments suspendus à fil droit pour radiateurs, convecteurs, en éléments hérissons pour pistolets à air chaud, radiateurs, sèche-linge.

Résumé Dans la présente étude, le mécanisme de corrosion de l'alliage commercial FeCrAl (Kanthal AF) lors du recuit dans l'azote gazeux (4.6) à 900 °C et 1 200 °C est décrit. Des tests isothermes et thermocycliques avec des durées d'exposition totales, des vitesses de chauffage et des températures de recuit variables ont été réalisés. 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 (SEM-EDX), spectroscopie électronique Auger (AES) et analyse par faisceau d'ions focalisé (FIB-EDX). Les résultats montrent que la progression de la corrosion s'effectue par la formation de régions localisées de nitruration souterraine, composées de particules de phase AlN, qui réduisent l'activité de l'aluminium et provoquent une fragilisation et une spallation. Les processus de formation de nitrure d’Al et de croissance du 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 azote gazeux 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 bien connus pour leur résistance supérieure à l'oxydation à des températures élevées. Cette excellente propriété est liée à la formation de tartre d'alumine thermodynamiquement stable sur la surface, qui protège le matériau contre une oxydation ultérieure [1]. Malgré des propriétés supérieures de résistance à la corrosion, la durée de vie des composants fabriqués à partir d'alliages à base de FeCrAl peut être limitée si les pièces sont fréquemment exposées à des cycles thermiques à des températures élevées [2]. L'une des raisons à cela est que l'élément formant le tartre, l'aluminium, est consommé dans la matrice d'alliage dans la zone souterraine en raison de la fissuration et du reformage répétés du tartre d'alumine. Si la teneur en aluminium restant diminue en dessous de la concentration critique, l'alliage ne peut plus reformer le tartre protecteur, ce qui entraîne une oxydation catastrophique par formation d'oxydes à base de fer et de chrome à croissance rapide [3,4]. En fonction de l'atmosphère environnante et de la perméabilité des oxydes de surface, cela peut faciliter une oxydation ou une nitruration interne ultérieure et la formation de phases indésirables dans la région souterraine [5]. Han et Young ont montré que dans les alliages Ni Cr Al formant des incrustations d'alumine, un modèle complexe d'oxydation interne et de nitruration se développe [6, 7] au cours d'un cycle thermique à des températures élevées dans une atmosphère d'air, en particulier dans les alliages contenant de forts formateurs de nitrure comme Al. et Ti [4]. Les incrustations 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 grave dans des conditions de cycles thermiques qui conduisent à la fissuration du tartre d'oxyde et réduisent son efficacité en tant que barrière à l'azote [6]. Le comportement à la corrosion est ainsi régi par la compétition entre l'oxydation, qui conduit à la formation/maintien protecteur d'alumine, et la pénétration d'azote conduisant à une nitruration interne de la matrice d'alliage par formation de phase AIN [6,10], qui conduit à la spallation de cette région en raison de la dilatation thermique plus élevée de la phase AlN par rapport à la matrice en 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, qui sont imperméables à l'oxygène ou à l'azote à des températures élevées et offrent une protection contre leur intrusion dans le matrice en alliage. Mais, si elle est exposée à une atmosphère de réduction (N2+H2) et à une fissure protectrice du tartre d'alumine, une oxydation locale commence par la formation d'oxydes de Cr et de Ferich non protecteurs, qui fournissent un chemin favorable à la diffusion de l'azote dans la matrice ferritique et à la formation. de la phase AlN [9]. L’atmosphère protectrice d’azote (4.6) est fréquemment appliquée dans l’application industrielle des alliages FeCrAl. Par exemple, les résistances chauffantes dans les fours de traitement thermique sous atmosphère protectrice d’azote sont un exemple de l’application généralisée des alliages FeCrAl dans un tel environnement. Les auteurs rapportent que le taux d'oxydation des alliages FeCrAlY est considérablement plus lent lors du recuit dans une atmosphère à faible pression partielle d'oxygène [11]. Le but de l'étude était de déterminer si le recuit dans du gaz azote (4.6) (99,996 %) (spéc. Messer® niveau d'impureté O2 + H2O < 10 ppm) affecte la résistance à la corrosion de l'alliage FeCrAl (Kanthal AF) et dans quelle mesure cela dépend. sur la température de recuit, sa variation (cyclage thermique) et la vitesse de chauffage.