Kanthal AF アロイ 837 レジストオーム アルクロム Y フェクラル アロイ

Kanthal AF は、最大 1300°C (2370°F) の温度で使用できるフェライト系鉄クロムアルミニウム合金 (FeCrAl 合金) です。この合金は、優れた耐酸化性と非常に優れた形状安定性を特徴としており、その結果、素子の寿命が長くなります。

Kan-thal AF は通常、工業炉や家電製品の電気発熱体に使用されます。

家電産業での応用例としては、トースター、ヘアドライヤー用のオープンマイカエレメント、ファンヒーター用の蛇行形状エレメント、レンジのセラミックガラストップヒーター、沸騰プレート、コイル用セラミックヒーターの繊維絶縁材上のオープンコイルエレメントなどがあります。セラミックコンロ付きクッキングプレート用の成形セラミックファイバー、ファンヒーター用の吊り下げコイルエレメント、ラジエーター、対流ヒーター用の吊り下げ式ストレートワイヤーエレメント、ホットエアガン、ラジエーター、回転式乾燥機用のポーキュパインエレメントなど。

要約 本研究では、市販の FeCrAl 合金 (Kanthal AF) を窒素ガス (4.6) 中で 900 °C および 1200 °C で焼鈍した際の腐食メカニズムを概説します。総曝露時間、加熱速度、アニーリング温度を変化させて、等温テストと熱サイクルテストを実行しました。熱重量分析により空気中および窒素ガス中での酸化試験を実施した。微細構造は、走査型電子顕微鏡 (SEM-EDX)、オージェ電子分光法 (AES)、および集束イオン ビーム (FIB-EDX) 分析によって特性評価されます。結果は、腐食の進行が、AlN 相粒子で構成される局所的な表面下の窒化領域の形成を通じて起こり、これがアルミニウムの活性を低下させ、脆化と剥離を引き起こすことを示しています。Al窒化物形成とAl酸化物スケール成長のプロセスは、アニーリング温度と加熱速度に依存します。FeCrAl 合金の窒化は、酸素分圧の低い窒素ガス中での焼鈍中の酸化よりも速いプロセスであり、合金劣化の主な原因であることがわかりました。

はじめに FeCrAl ベースの合金 (Kanthal AF ®) は、高温での優れた耐酸化性でよく知られています。この優れた特性は、表面に熱力学的に安定したアルミナ スケールが形成され、材料がさらなる酸化から保護されることに関係しています [1]。優れた耐食性にもかかわらず、部品が高温での熱サイクルに頻繁にさらされる場合、FeCrAl ベースの合金で製造された部品の寿命は制限される可能性があります [2]。この理由の 1 つは、アルミナ スケールの繰り返しの熱衝撃亀裂と再形成により、スケール形成元素であるアルミニウムが表層下の合金マトリックスで消費されることです。残りのアルミニウム含有量が臨界濃度以下に減少すると、合金は保護スケールを再形成できなくなり、急速に成長する鉄ベースおよびクロムベースの酸化物の形成によって壊滅的な離脱酸化が発生します [3、4]。周囲の雰囲気と表面酸化物の浸透性に応じて、これにより内部酸化または窒化がさらに促進され、表面下領域での望ましくない相の形成が促進される可能性があります [5]。Han と Young は、Ni Cr Al 合金を形成するアルミナ スケールでは、特に Al のような強力な窒化物形成剤を含む合金では、空気雰囲気中での高温での熱サイクル中に内部酸化と窒化の複雑なパターンが発生することを示しました [6,7]。とティ[4]。酸化クロムスケールは窒素透過性であることが知られており、Cr2N はサブスケール層または内部析出物として形成されます [8,9]。この影響は、酸化スケールの亀裂を引き起こし、窒素に対するバリアとしての有効性を低下させる熱サイクル条件下ではより深刻になることが予想されます [6]。したがって、腐食挙動は、保護アルミナの形成/維持につながる酸化と、AlN 相の形成による合金マトリックスの内部窒化につながる窒素の侵入との間の競合によって支配されます [6,10]。この領域は、合金マトリックスと比較して AlN 相の熱膨張が大きいためです [9]。FeCrAl 合金を酸素や、H2O や CO2 などの他の酸素供与体を含む雰囲気中で高温にさらすと、酸化が支配的な反応となり、アルミナ スケールが形成されます。これは、高温では酸素や窒素を透過せず、それらの内部への侵入を防ぎます。合金マトリックス。しかし、還元雰囲気 (N2+H2) や保護的なアルミナ スケールの亀裂にさらされると、非保護的な Cr およびフェリッチ酸化物の形成によって局所的な離脱酸化が始まり、フェライト系マトリックスへの窒素の拡散と形成に有利な経路を提供します。 AlN 相 [9]。保護 (4.6) 窒素雰囲気は、FeCrAl 合金の工業用途に頻繁に適用されます。たとえば、窒素保護雰囲気を備えた熱処理炉内の抵抗ヒーターは、このような環境での FeCrAl 合金の広範な用途の一例です。著者らは、酸素分圧の低い雰囲気でアニールすると、FeCrAlY 合金の酸化速度がかなり遅くなると報告しています [11]。研究の目的は、(99.996%) 窒素 (4.6) ガス (Messer® 仕様の不純物レベル O2 + H2O < 10 ppm) での焼きなましが FeCrAl 合金 (Kanthal AF) の耐食性に影響するかどうか、またそれがどの程度影響するかを判断することでした。アニーリング温度、その変化 (熱サイクル)、および加熱速度について。