Ligas de Ferro-Cromo-Alumínio
- Liga elétrica de aquecimento Ferro-Crómico-Alumínio(FeCrAl) é um material de aquecimento elétrico de alta temperatura composto principalmente por ferro, cromo e alumínio, amplamente utilizado em equipamentos industriais e civis de aquecimento. Suas características e propriedades centrais são as seguintes:
- • Alta Resistividade Elétrica: A resistividade em temperatura ambiente é de 1,23–1,53 μΩ·m, maior que a das ligas de nicromo, o que ajuda a economizar material e melhorar a eficiência do aquecimento.
- • Excelente resistência à oxidação em altas temperaturas: A superfície forma um filme denso de óxido de Al₂O₃, com temperatura máxima de serviço de 1300–1400°C (dependendo do teor).
- • Baixa densidade: Aproximadamente 7,10–7,40 g/cm³, mais leve que ligas de nicromo, permitindo redução de peso para componentes do mesmo tamanho.
- • Baixo Custo: Contém pouco ou nenhum níquel, tornando o custo da matéria-prima significativamente menor do que o das ligas de nicromo.
- • Boa resistência ao enxofre: Resistência superior à corrosão em atmosferas contendo enxofre em comparação com ligas de nicromo.
- • Alta Temperatura Não Magnética: Propriedades magnéticas são mantidas até >600°C; Deve se prestar atenção aos efeitos magnéticos durante o uso em baixas temperaturas.
- Limitações:
- • Alta fragilidade em temperatura ambiente: Textura dura e quebradiça, não adequada para dobra a frio ou impacto; é necessário pré-aquecer a 300–500°C antes do processamento.
- • Baixa resistência a altas temperaturas: A plasticidade aumenta com o aumento da temperatura, sendo propensa a deformação e colapso, exigindo suporte adequado.
- • 475°C Fragilidade: Exposição prolongada em torno de ~475°C pode reduzir a tenacidade devido à transformação de fase.
- • Limitações atmosféricas: Não é adequada para atmosferas contendo nitrogênio, cloro ou halogênios; tem desempenho melhor do que ligas de nicromo em atmosferas de combustão contendo enxofre.
- • Altos Requisitos de Soldagem: Soldagem por arco de argônio (TIG) com proteção contra gás inerte é necessária; o recozimento pós-soldagem a 800°C é recomendado para eliminar fragilidade.
- Campos típicos de aplicação:
- • Aquecimento Industrial: Fornos cerâmicos, fusão de vidro, fornos elétricos metalúrgicos, fornos de craqueamento petroquímico (≤1400°C).
- • Eletrodomésticos: Fornos elétricos, ferros elétricos, aquecedores (radiação infravermelha pode aumentar a eficiência em 30%).
- • Equipamentos especiais: purificação de escapamentos automotivos, combustão de gases de alta eficiência, materiais de filtragem em alta temperatura (por exemplo, malha FeCrAl).
Principais Propriedades e Características dos Materiais de Liga de Alta Resistência Ferro-Cromo-Alumínio (FeCrAl)
(Deslize a tela para ver a tabela completa)
Nome da Liga Propriedades
|
1Cr13Al4 | 0Cr25Al5 | 0Cr20Al6RE | 0Cr23Al5 | 0Cr20Al3 | 0Cr21Al6Nb | 0Cr24Al6RE | 0Cr27Al7Mo2 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Principais Componentes Químicos |
Cr | 12.0-15.0 | 23.0-26.0 | 19.0-21.0 | 20.5-23.5 | 18.0-21.0 | 21.0-23.0 | 22.0-26.0 | 26.5-27.8 |
| Al | 4.0-6.0 | 4.5-6.5 | 5.0-6.0 | 4.2-5.3 | 3.0-4.2 | 5.0-7.0 | 5.0-7.0 | 6.0-7.0 | |
| RE | Oportuno | Oportuno | 0.04-1.0 | Oportuno | Oportuno | Oportuno | 0.04-1.0 | Oportuno | |
| Fe | Resto | Resto | Resto | Resto | Resto | Resto | Resto | Resto | |
| Other | Nb0.5 | Mo1.8-2.2 | |||||||
| Temperatura máxima de operação | 950 | 1300 | 1300 | 1300 | 1100 | 1350 | 1400 | 1400 | |
| Resistividade 20ºC (μΩ·m) | 1.25±0.08 | 1.42±0.07 | 1.40±0.07 | 1.35±0.07 | 1.23±0.07 | 1.45±0.07 | 1.48±0.07 | 1.53±0.07 | |
| Densidade (g/cm 3 ) | 7.40 | 7.10 | 7.20 | 7.25 | 7.35 | 7.10 | 7.1 | 7.10 | |
|
Coeficiente de condutividade térmica
(20ºC) (W/m·K) |
15 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | |
|
Coeficiente médio de expansão linear
(20~1000ºC)(α×10 -6 /ºC) |
15.4 | 15.0 | 14.0 | 15.0 | 13.5 | 16.0 | 16.0 | 16.0 | |
| Ponto de fusão aproximado(ºC) | 1450 | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | 1510 | 1520 | 1520 | |
| Resistência à tração(R m /MPa) | ≥580 | ≥600 | ≥600 | ≥600 | ≥580 | ≥650 | ≥680 | ≥680 | |
| Alongamento após fratura (A/%) | ≥12 | ≥12 | ≥12 | ≥12 | ≥12 | ≥10 | ≥10 | ≥10 | |
|
Teste de vida acelerado
(Hours/ºC) |
-- | ≥80/1300 | ≥80/1300 | ≥80/1300 | ≥80/1250 | ≥50/1350 | ≥80/1350 | ≥50/1350 | |
| Microestrutura | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | |
| Magnetismo | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | |
O fator de correção de temperatura para ligas de Ferro-Cromo-Alumínio
| Temp.( ºC) | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1Cr13A14 | 1 | 1.005 | 1.014 | 1.028 | 1.044 | 1.064 | 1.09 | 1.12 | 1.132 | 1.142 | 1.15 | ||
| 0Cr20A13 | 1 | 1.011 | 1.025 | 1.042 | 1.061 | 1.085 | 1.12 | 1.142 | 1.154 | 1.164 | 1.172 | 1.180 | 1.186 |
| 0Cr23Al5 | 1 | 1.002 | 1007 | 1.014 | 1.024 | 1.036 | 1.056 | 1.064 | 1.070 | 1.074 | 1.078 | 1.081 | 1.084 |
| 0Cr25A15 | 1 | 1.002 | 1.005 | 1.008 | 1.013 | 1.021 | 1.03 | 1.038 | 1.04 | 1.042 | 1.044 | 1.045 | 1.047 |
| 0Cr20Al6RE | 1 | 1.002 | 1.005 | 1.010 | 1.015 | 1.021 | 1.029 | 1.035 | 1.039 | 1.042 | 1.044 | 1.046 | 1.047 |
| 0Cr21Al6Nb | 1 | 0.997 | 0.996 | 0.994 | 0.991 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 |
| 0Cr24Al6RE | 1 | 0.995 | 0.993 | 0.990 | 0.988 | 0.986 | 0.984 | 0.982 | 0.98 | 0.978 | 0.976 | 0.976 | 0.975 |
| 0Cr27A17Mo2 | 1 | 0.992 | 0.986 | 0.981 | 0.978 | 0.976 | 0.974 | 0.972 | 0.97 | 0.969 | 0.968 | 0.968 | 0.967 |
| – Para obter resistência na temperatura de trabalho, multiplique pelo fator na tabela acima. | |||||||||||||