Aleaciones de Resistencia de Hierro-Cromo-Aluminio
- La aleación de calentamiento eléctrico de Hierro-Cromo-Aluminio (FeCrAl) es un material eléctrico de calentamiento de alta temperatura compuesto principalmente de hierro, cromo y aluminio, ampliamente utilizado en equipos de calefacción industriales y civiles. Sus características y propiedades principales son las siguientes:
- • Alta resistividad eléctrica: La resistividad a temperatura ambiente es de 1,23–1,53 μΩ·m, mayor que la de las aleaciones de nicromo, lo que ayuda a ahorrar material y mejorar la eficiencia del calentamiento.
- • Excelente resistencia a la oxidación a alta temperatura: La superficie forma una película de óxido Al₂O₃ densa, con una temperatura máxima de servicio de 1300–1400°C (dependiendo del grado).
- • Baja densidad: Aproximadamente 7,10–7,40 g/cm³, más ligera que las aleaciones de nicromo, permitiendo la reducción de peso para componentes del mismo tamaño.
- • Bajo costo: Contiene poco o ningún níquel, lo que hace que el costo de materia prima sea significativamente menor que el de las aleaciones de nicromo.
- • Buena resistencia al azufre: Resistencia superior a la corrosión en atmósferas que contienen azufre en comparación con las aleaciones de nicromo.
- • Alta temperatura no magnética: Las propiedades magnéticas se mantienen hasta >600°C; se debe prestar atención a los efectos magnéticos durante el uso a baja temperatura.
- Limitaciones:
- • Alta fragilidad a temperatura ambiente: Textura dura y frágil, no apta para doblado en frío o impacto; se requiere precalentamiento a 300–500°C antes del procesamiento.
- • Baja resistencia a alta temperatura: La plasticidad aumenta con el incremento de la temperatura, propensa a deformación y colapso, requiriendo soporte adecuado.
- • Fragilidad a 475°C: La exposición prolongada alrededor de ~475°C puede reducir la tenacidad debido a la transformación de fase.
- • Limitaciones atmosféricas: No apta para atmósferas que contengan nitrógeno, cloro o halógenos; se desempeña mejor que las aleaciones de nicromo en atmósferas de combustión que contienen azufre.
- • Altos requerimientos de soldadura: Es necesario soldar con arco de argón (TIG) con protección de gas inerte; se recomienda recocido posterior a la soldadura a 800°C para eliminar la fragilidad.
- Campos de aplicación típicos:
- • Calefacción industrial: Hornos de cerámica, fusión de vidrio, hornos eléctricos metalúrgicos, hornos de craqueo petroquímico (≤1400°C).
- • Electrodomésticos: Hornos eléctricos, planchas eléctricas, calefactores (la radiación infrarroja puede mejorar la eficiencia en un 30%).
- • Equipos especiales: Purificación de gases de escape de automóviles, combustión de gas de alta eficiencia, materiales de filtración a alta temperatura (por ejemplo, malla FeCrAl).
Principales Propiedades y Características de los Materiales de Aleación de Alta Resistencia de Hierro-Cromo-Aluminio (FeCrAl)
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Nombre de la Aleación Propiedades
|
1Cr13Al4 | 0Cr25Al5 | 0Cr20Al6RE | 0Cr23Al5 | 0Cr20Al3 | 0Cr21Al6Nb | 0Cr24Al6RE | 0Cr27Al7Mo2 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Principal
Químico Componentes |
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 | Opportune | Opportune | 0.04-1.0 | Opportune | Opportune | Opportune | 0.04-1.0 | Opportune | |
| Fe | Residuo | Residuo | Residuo | Residuo | Residuo | Residuo | Residuo | Residuo | |
| Other | Nb0.5 | Mo1.8-2.2 | |||||||
| Temperatura máxima de operación | 950 | 1300 | 1300 | 1300 | 1100 | 1350 | 1400 | 1400 | |
| Resistividad 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 | |
| Densidad (g/cm 3 ) | 7.40 | 7.10 | 7.20 | 7.25 | 7.35 | 7.10 | 7.1 | 7.10 | |
|
Coeficiente de conductividad térmica
(20ºC) (W/m·K) |
15 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | |
|
Coeficiente de expansión lineal promedio
(20~1000ºC)(α×10 -6 /ºC) |
15.4 | 15.0 | 14.0 | 15.0 | 13.5 | 16.0 | 16.0 | 16.0 | |
| Punto de fusión aprox.(ºC) | 1450 | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | 1510 | 1520 | 1520 | |
| Resistencia a la tracción(R m /MPa) | ≥580 | ≥600 | ≥600 | ≥600 | ≥580 | ≥650 | ≥680 | ≥680 | |
| Alargamiento en el rompimiento (A/%) | ≥12 | ≥12 | ≥12 | ≥12 | ≥12 | ≥10 | ≥10 | ≥10 | |
|
Prueba de vida acelerada
(Hours/ºC) |
-- | ≥80/1300 | ≥80/1300 | ≥80/1300 | ≥80/1250 | ≥50/1350 | ≥80/1350 | ≥50/1350 | |
| Microestructura | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | Ferrita | |
| Magnetismo | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | Magnético | |
El factor de corrección de temperatura para aleaciones de hierro-cromo-aluminio
| 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 obtener la resistencia a la temperatura de trabajo, multiplique por el factor en la tabla anterior. | |||||||||||||