કંથલ AF એલોય 837 રેસીસ્ટોમ આલ્ક્રોમ વાય ફેક્રલ એલોય

કંથલ AF એ 1300°C (2370°F) સુધીના તાપમાને ઉપયોગ માટે ફેરીટિક આયર્ન-ક્રોમિયમ-એલ્યુમિનિયમ એલોય (FeCrAl એલોય) છે. એલોય ઉત્કૃષ્ટ ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અને ખૂબ જ સારી સ્વરૂપની સ્થિરતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેના પરિણામે તત્વ લાંબા સમય સુધી જીવે છે.

કાન-થલ AF નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઔદ્યોગિક ભઠ્ઠીઓ અને ઘરનાં ઉપકરણોમાં ઇલેક્ટ્રિકલ હીટિંગ તત્વોમાં થાય છે.

ટોસ્ટર્સ, હેર ડ્રાયર્સ માટે ખુલ્લા અભ્રક તત્વોમાં, પંખા હીટર માટે મેન્ડર આકારના તત્વો અને રેન્જમાં સિરામિક ગ્લાસ ટોપ હીટરમાં ફાઇબર ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી પર ખુલ્લા કોઇલ તત્વો તરીકે, બોઇલિંગ પ્લેટ, કોઇલ માટે સિરામિક હીટરમાં એપ્લિકેશનના ઉદાહરણ છે. સિરામિક હોબ્સ સાથે રસોઈ પ્લેટ માટે મોલ્ડેડ સિરામિક ફાઇબર પર, ફેન હીટર માટે સસ્પેન્ડેડ કોઇલ તત્વોમાં, રેડિએટર્સ માટે સસ્પેન્ડેડ સીધા વાયર તત્વોમાં, કન્વેક્શન હીટર, હોટ એર ગન, રેડિએટર્સ, ટમ્બલ ડ્રાયર્સ માટે પોર્ક્યુપિન તત્વોમાં.

એબ્સ્ટ્રેક્ટ વર્તમાન અભ્યાસમાં, 900 °C અને 1200 °C પર નાઇટ્રોજન ગેસ (4.6) માં એનિલિંગ દરમિયાન વ્યવસાયિક FeCrAl એલોય (કંથાલ AF) ની કાટ પદ્ધતિ દર્શાવેલ છે. વિવિધ કુલ એક્સપોઝર સમય, હીટિંગ રેટ અને એનિલિંગ તાપમાન સાથેના આઇસોથર્મલ અને થર્મો-સાયક્લિક પરીક્ષણો કરવામાં આવ્યા હતા. હવા અને નાઇટ્રોજન ગેસમાં ઓક્સિડેશન પરીક્ષણ થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (SEM-EDX), Auger ઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (AES), અને કેન્દ્રિત આયન બીમ (FIB-EDX) વિશ્લેષણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે AlN તબક્કાના કણોથી બનેલા સ્થાનિક ઉપસપાટીના નાઇટ્રિડેશન પ્રદેશોની રચના દ્વારા કાટની પ્રગતિ થાય છે, જે એલ્યુમિનિયમની પ્રવૃત્તિને ઘટાડે છે અને ગંદકી અને સ્પેલેશનનું કારણ બને છે. અલ-નાઇટ્રાઇડની રચના અને અલ-ઓક્સાઇડ સ્કેલ વૃદ્ધિની પ્રક્રિયાઓ એનિલિંગ તાપમાન અને હીટિંગ રેટ પર આધારિત છે. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે FeCrAl એલોયનું નાઇટ્રિડેશન એ નીચા ઓક્સિજન આંશિક દબાણ સાથે નાઇટ્રોજન ગેસમાં એનિલિંગ દરમિયાન ઓક્સિડેશન કરતાં ઝડપી પ્રક્રિયા છે અને એલોયના અધોગતિનું મુખ્ય કારણ રજૂ કરે છે.

પરિચય FeCrAl - આધારિત એલોય (કંથાલ AF ®) એલિવેટેડ તાપમાને તેમના શ્રેષ્ઠ ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર માટે જાણીતા છે. આ ઉત્તમ ગુણધર્મ સપાટી પર થર્મોડાયનેમિકલી સ્થિર એલ્યુમિના સ્કેલની રચના સાથે સંબંધિત છે, જે સામગ્રીને વધુ ઓક્સિડેશન સામે રક્ષણ આપે છે [1]. શ્રેષ્ઠ કાટ પ્રતિકાર ગુણધર્મો હોવા છતાં, FeCrAl-આધારિત એલોયમાંથી ઉત્પાદિત ઘટકોનું જીવનકાળ મર્યાદિત હોઈ શકે છે જો ભાગો વારંવાર એલિવેટેડ તાપમાને થર્મલ સાયકલિંગના સંપર્કમાં આવે છે [2]. તેનું એક કારણ એ છે કે એલ્યુમિના સ્કેલના પુનરાવર્તિત થર્મો-શૉક ક્રેકીંગ અને રિફોર્મિંગને કારણે સબસર્ફેસ એરિયામાં એલોય મેટ્રિક્સમાં સ્કેલ બનાવતું તત્વ, એલ્યુમિનિયમનો વપરાશ થાય છે. જો બાકીની એલ્યુમિનિયમ સામગ્રી નિર્ણાયક સાંદ્રતાની નીચે ઘટે છે, તો એલોય લાંબા સમય સુધી રક્ષણાત્મક ધોરણને સુધારી શકશે નહીં, પરિણામે ઝડપથી વિકસતા આયર્ન-આધારિત અને ક્રોમિયમ-આધારિત ઓક્સાઈડ્સ [3,4] ની રચના દ્વારા આપત્તિજનક બ્રેકઅવે ઓક્સિડેશન થાય છે. આજુબાજુના વાતાવરણ અને સપાટીના ઓક્સાઇડની અભેદ્યતા પર આધાર રાખીને આ વધુ આંતરિક ઓક્સિડેશન અથવા નાઇટ્રિડેશન અને ઉપસપાટીના પ્રદેશમાં અનિચ્છનીય તબક્કાઓની રચનાને સરળ બનાવી શકે છે [5]. હાન અને યંગે દર્શાવ્યું છે કે એલ્યુમિના સ્કેલમાં Ni Cr Al એલોય બનાવતા, આંતરિક ઓક્સિડેશન અને નાઈટ્રિડેશનની જટિલ પેટર્ન વિકસે છે [6,7] હવાના વાતાવરણમાં ઊંચા તાપમાને થર્મલ સાયકલિંગ દરમિયાન, ખાસ કરીને એલોયમાં કે જેમાં મજબૂત નાઈટ્રાઈડ ફર્મર્સ હોય છે. અને Ti [4]. ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડ સ્કેલ નાઇટ્રોજન પારગમ્ય તરીકે ઓળખાય છે, અને Cr2 N કાં તો પેટા-સ્કેલ સ્તર તરીકે અથવા આંતરિક અવક્ષેપ તરીકે રચાય છે [8,9]. આ અસર થર્મલ સાયકલિંગ પરિસ્થિતિઓમાં વધુ ગંભીર હોવાની અપેક્ષા રાખી શકાય છે જે ઓક્સાઇડ સ્કેલ ક્રેકીંગ તરફ દોરી જાય છે અને નાઇટ્રોજન [6] માટે અવરોધ તરીકે તેની અસરકારકતા ઘટાડે છે. કાટની વર્તણૂક આમ ઓક્સિડેશન વચ્ચેની સ્પર્ધા દ્વારા સંચાલિત થાય છે, જે રક્ષણાત્મક એલ્યુમિના રચના/જાળવણી તરફ દોરી જાય છે, અને નાઇટ્રોજન પ્રવેશ, AlN તબક્કા [6,10] ની રચના દ્વારા એલોય મેટ્રિક્સના આંતરિક નાઇટ્રિડેશન તરફ દોરી જાય છે, જે સ્પેલેશન તરફ દોરી જાય છે. એલોય મેટ્રિક્સ [૯] ની સરખામણીમાં AlN તબક્કાના ઊંચા થર્મલ વિસ્તરણને કારણે તે પ્રદેશ. જ્યારે ઓક્સિજન અથવા અન્ય ઓક્સિજન દાતાઓ જેમ કે H2O અથવા CO2 સાથેના વાતાવરણમાં FeCrAl એલોયને ઊંચા તાપમાને ખુલ્લા પાડવામાં આવે છે, ત્યારે ઓક્સિડેશન એ પ્રભાવશાળી પ્રતિક્રિયા છે અને એલ્યુમિના સ્કેલ સ્વરૂપો છે, જે ઊંચા તાપમાને ઓક્સિજન અથવા નાઇટ્રોજન માટે અભેદ્ય છે અને તેમના ઘૂસણખોરી સામે રક્ષણ પૂરું પાડે છે. એલોય મેટ્રિક્સ. પરંતુ, જો ઘટાડાનું વાતાવરણ (N2+H2), અને રક્ષણાત્મક એલ્યુમિના સ્કેલ ક્રેકના સંપર્કમાં આવે તો, બિન-રક્ષણાત્મક Cr અને ફેરીચ ઓક્સાઇડની રચના દ્વારા સ્થાનિક બ્રેક-અવે ઓક્સિડેશન શરૂ થાય છે, જે ફેરીટિક મેટ્રિક્સ અને રચનામાં નાઇટ્રોજનના પ્રસાર માટે અનુકૂળ માર્ગ પૂરો પાડે છે. AlN તબક્કાના [9]. FeCrAl એલોયના ઔદ્યોગિક ઉપયોગમાં રક્ષણાત્મક (4.6) નાઇટ્રોજન વાતાવરણ વારંવાર લાગુ કરવામાં આવે છે. દાખલા તરીકે, રક્ષણાત્મક નાઇટ્રોજન વાતાવરણ સાથે હીટ ટ્રીટમેન્ટ ફર્નેસમાં પ્રતિકારક હીટર આવા વાતાવરણમાં FeCrAl એલોયના વ્યાપક ઉપયોગનું ઉદાહરણ છે. લેખકો અહેવાલ આપે છે કે ઓછા ઓક્સિજન આંશિક દબાણ [11] સાથે વાતાવરણમાં એનિલિંગ કરતી વખતે FeCrAlY એલોયનો ઓક્સિડેશન દર નોંધપાત્ર રીતે ધીમો હોય છે. અભ્યાસનો ઉદ્દેશ એ નિર્ધારિત કરવાનો હતો કે શું (99.996%) નાઇટ્રોજન (4.6) ગેસ (મેસર® સ્પેક. અશુદ્ધતા સ્તર O2 + H2O <10 પીપીએમ) માં એનિલિંગ FeCrAl એલોય (કંથલ AF) ના કાટ પ્રતિકારને અસર કરે છે અને તે કેટલી હદ સુધી આધાર રાખે છે. એન્નીલિંગ તાપમાન, તેની વિવિધતા (થર્મલ-સાયકલિંગ), અને હીટિંગ રેટ પર.