Полезные свойства нихрома

Нихром — основной материал для изготовления нагревательных элементов для электрических печей. Нихром специально разработан для этой цели и поэтому в максимальной степени удовлетворяет всем требованиям к таким материалам.

Нихром — общее название группы сплавов, состоящих, в зависимости от марки сплава, из 55—78 % никеля, 15—23 % хрома, с добавками марганца, кремния, железа, алюминия. Первая группа объединяет сплавы, состоящие, по существу, из никеля и хрома, содержание железа в них невелико (0,5—3,0%), чем и объясняется их название. Вторая группа охватывает собой сплавы, содержащие, помимо никеля и хрома, также и железо.

Нихром, являющийся дальнейшим развитием хромоникелевой жароупорной стали, является весьма жаростойким материалом, так как он обладает чрезвычайно прочной защитной пленкой из окиси хрома С r ₂О₃ с температурой плавления, большей, чем у сплава, и хорошо выдерживающей периодические нагревы и остывания. Кроме того, он обладает хорошими механическими свойствами как при нормальной, так и при высокой температурах, крипоустойчивостью и достаточной пластичностью, так что он легко обрабатывается и, в частности, хорошо сваривается.

Электрические свойства нихрома также вполне удовлетворительны, он обладает высоким удельным сопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления, у него отсутствуют явления старения и роста. Наилучшие электрические и в то же время хорошие механические свойства имеют двойные сплавы. Эти сплавы обладают в то же время и прекрасной жаростойкостью, благодаря чему они могут работать до 1100°С.

Чем больше содержание хрома в сплаве, тем больше в его защитной пленке содержание С r ₂О₃, тем она более тугоплавка и тем лучше материал противостоит окислению. Но с увеличением содержания хрома ухудшается одновременно обрабатываемость материала, и при достижении 30% содержания хрома волочение и холодная прокатка становятся уже невозможными. Поэтому, как правило, содержание хрома в них не превосходит 20%.

Добавление железа в сплав несколько улучшает его обрабатываемость и увеличивает удельное сопротивление, но ухудшает его температурный коэффициент сопротивления и значительно снижает жаростойкость. Тем не менее в тех случаях, когда рабочая температура не превосходит 1000°С, допустимо пользоваться тройным сплавом, так как он дешевле и содержит меньше дефицитного никеля.

Железобогатый нихром (термин, принятый за границей, где он широко применяется, у нас к нему относится сплав Х25Н20) еще дешевле, требует еще меньше никеля и обладает прекрасными механическими свойствами, хотя его жаростойкость еще ниже. Он может применяться в печах с температурой не выше 900 °С. Все нихромы являются немагнитными сплавами. Нихром выпускается в виде проволоки и ленты.

Нихром впервые был предложен в 1906 г. Маршем. В настоящее время за границей его выпускают многие фирмы под различными названиями. Выпускают двойные и тройные сплавы, в некоторые марки добавляется молибден. У нас в стране двойной сплав выпускается с содержанием хрома 20 — 23 и никеля 75 — 78% (Х20Н80), кроме того, выпускается аналогичный сплав с титаном (Х20Н80Т), однако он несколько менее жаростоек и получил лишь ограниченное применение. Тройные сплавы выпускаются с содержанием хрома 15 — 18 и никеля 55 — 61% (Х15Н60). Дороговизна и дефицитность нихрома привели к интенсивным поискам других сплавов, более дешевых и доступных и способных в то же время заменить его в тех или иных условиях.

Основные технические характеристики нихромов:

Тройной нихром Х15Н60 — (ЭХН60) : С r — 13 — 18 , Ni — 55 — 61. Плотность при 0 о С — 8200 кг/м 3 . Удельное электрическое сопротивление ρ, 10 -6 ом х м — 1,11 (20 о С), 1,18 (400 о С), 1,2 (600 о С), 1,21 (800 о С), 1,23 (1000 о С). Удельная теплоемкость — 0,461 х 10 3 Дж/(кг х о С). Коэффициент теплопроводности — 16 Вт/(м х о С). Максимальная рабочая температура о С нихрома в зависимости от диаметра проволоки в мм — 900 (0,2), 950 (0,4), 1000 (1,0), 1075 (3,0), 1125 (6,0 и более).

Двойной нихром Х20Н80 — (ЭХН80) : С r — 20 — 23, Ni — 75 — 78 . Плотность при 0 о С — 8400 кг/м 3 . Удельное электрическое сопротивление ρ, 10 -6 ом х м — 1,09 (20 о С), 1,13 (600 о С), 1,11 (800 о С), 1,12 (1000 о С). Удельная теплоемкость — 0,44 х 10 3 Дж/(кг х о С). Коэффициент теплопроводности — 14,2 Вт/(м х о С). Максимальная рабочая температура о С нихрома в зависимости от диаметра проволоки в мм — 950 (0,2), 1000 (0,4), 1100 (1,0), 1150 (3,0), 1200 (6,0 и более).

Нихром-проволока: характеристики и области применения

Современная техника ставит серьезные требования к показателям соответствия ее составных материалов реальным условиям работы. Одним из высокотехнологичных сплавов является нихром. Проволока и приборы, содержащие ее, отличаются стойкостью к агрессивным обстоятельствам функционирования.

История открытия

Сплав представляет собой соединение никеля с хромом, с вариациями добавления железа, марганца, алюминия, силиция.

Изначально имел два пути зарождения. Корни лежат в научных исследованиях относительно легирования металлов и модификации их свойств. Ni и Cr – составляющие высококачественных коррозионностойких и жаропрочных сталей.

Как двухкомпонентный сплав из никеля и хрома, он был открыт в 1906 году в США. Сегодня применяются его различные модификации, в том числе трехкомпонентные на основе железа.

Основные свойства

Материалом для современной нагревательной техники бытового и промышленного назначения является, несомненно, проволока нихром. Свойства ее соответствуют наивысшим технологическим требованиям.

Удельное электрическое сопротивление: в пределах 1100-1400 Ом*м.
Температура плавления – около 1400˚С, что позволяет функционировать при 800-1100˚С. Предельно допустимое значение для работы зависит от состава. Так, содержание железа снижает ее до 850-900˚С, для чистого двухкомпонентного она равна 1100˚С.
Плотность: 8000-8500 кг/м 3 .
Высокая прочность (σ_в=650-700 МПа); показатели сохраняются в условиях кислотной агрессивной среды и значительных температур.
Хорошая пластичность вместе с показательной твердостью позволяет производить прокатывание и волочение.

Отличительные характеристики

Среди наиболее востребованной электротехнической продукции на рынке – проволока нихром. Удельное сопротивление этого компонента электронагревательной техники исключительно высоко, что позволяет иметь широкий спрос.

Важной особенностью металла является стойкость его к высокотемпературному окислению в нормальных и агрессивных условиях. Ключевую роль тут играет хром. Элемент образовывает на поверхности соответствующую оксидную пленку, которая осуществляет защитную функцию. Она же отвечает за соответствующий темный цвет материала, который сменяется характерным бело-серым при механическом снятии окисленного слоя.

Стоит отметить, что непосредственный контакт с кислотами все же разрушает его, даже более, чем коррозионностойкий вольфрам.

Двухкомпонентный сплав не имеет магнитных характеристик. Они возникают для многокомпонентных его модификаций, однако имеют ослабленные показатели.

Нихромовая проволока отличается жесткостью, не поддается простому силовому влиянию.

Систематизируем информацию о том, как определить проволоку нихром, преимущественно, как отличить ее от внешне похожих материалов:

Белый цвет нового металла, темный – ранее проработанного.
Отрицательная или минимальная магнитность.
Жесткость.
Разрушение под действием кислот, устойчивость к окислению под влиянием высоких температур.

Марочная номенклатура

Существующие марки отличаются по составу, представляют ассортимент сплава нихром. Проволока имеет широкое использование, которое определяется индивидуальными свойствами каждого.

1 группа – резисторный материал: Х20Н80, Х20Н73ЮМ-ВИ, Н80ХЮД-ВИ, Х15Н60.
2 группа – металл для нагревательных элементов бытового и промышленного назначения с повышенными характеристиками жаропрочности: Х20Н80-Н-ВИ, Х15Н60-Н, ХН70Ю-Н, Х20Н80-Н, ХН20ЮС.
3 группа – для работы при температурах до 900˚С: Н50К10, Х25Н20.

При этом диаметр проволоки нихрома первой группы составляет 0,009-0,4 мм, а для второй – 0,2-7,5 мм.

«Сородичами» являются канталы или фехрали – сплавы хрома, алюминия и железа. Они характеризуются также высоким электрическим сопротивлением, стойкостью к жару в пределах 1250-1400˚С, однако меньшей надежностью, хотя и невысокой стоимостью (Х23Ю5, Х13Ю4, Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5).

Расшифровка марок

Свойства и назначение продукции из нихрома определяются ее химическим составом. Рассмотрим основные из них.

Х20Н73ЮМ-ВИ: хром – 20%, никель – 73%, алюминий – 3%, молибден – 1,5%, марганец – до 0,3%, титан – до 0,05%, железо – 2%, углерод – до 0,05%; выплавлен с помощью вакуумно-индукционного метода;
ХН70Ю-Н: Cr – 27%, Ni – 70%, Al – 3%, Mn – до 0,3%, Cs – до 0,03%, Ba – до 0,1%, Fe – до 1,5%, C – до 0,1%; предназначен для электронагревательных элементов;
ХН20ЮС: Cr – 20%, Ni – 20%, Al – 1 %, Zn – до 0,2%, Ca – до 0,1%, Si – 2,5%, Fe – 50%, C – до 0,08% – для нагревателей промышленных печей.

Виды продукции

Выбор любого сплава, который характеризуется качественными технологическими и механическими характеристиками, должен быть обоснованным и регламентированным. Особенно когда речь идет о высокой стоимости. Таким высокотехнологичным и дорогостоящим материалом является проволока нихром. Гост 8803-89, 12766.1-90, 12766.3-90, 12766.4-90 определяет требования, особенности маркировки и применения. В соответствии со стандартами и в зависимости от типажа, металл представлен в продаже в виде проволоки или лент, выбор которых зависит от диаметра, сечения, длины, особенностей использования.

Соответственный прокат является исходным для промышленного изготовления ленточных зигзагов, проволочных спиралей.

Технические параметры

При выборе продукции из нихрома важно учитывать следующие особенности:

номинальное удельное сопротивление;
диаметр, сечение и вес;
фактическое сопротивление и рабочие температурные границы в зависимости от физических параметров.

Номинальные значения основной параметрической характеристики определяются ГОСТом и зависят от марки и состава.

Нихром — описание и область применения

Нихром охватывает сплавы различных марок, созданные на базе никеля и хрома, с низким содержанием дополнительных легирующих примесей. Изобретение материала относится к началу прошлого века, родиной же продукта стала Северная Америка.

Новый тип жаростойкого металла

Базовым металлом сплава выступает никель, его содержание находится в интервале 55 – 78%. Второй, основополагающий элемент – хром, занимающий в материале от 15 до 23%. Наиболее распространенные следующие легирующие добавки: алюминий, железо, марганец и кремний.

Основные преимущества нихрома перед другими тугоплавкими металлами состоят в следующем:

высокая жаростойкость, механические свойства не меняются при высоких температурах;

пластичность, обеспечивает возможность изготовления проволоки, лент из сплава;

простота обработки, изделия хорошо штампуются, свариваются;

высокая стойкость к коррозии;

нихром не магнитится.

Сплав можно по праву назвать усовершенствованным вариантом хромоникелевой жароупорной стали. Поверхность нихрома покрыта пленкой из окиси хрома. Ее высокая адгезия и более высокая, чем у металла, температура плавления позволяют материалу отлично выдерживать перепады температур: регулярные нагревы и остывания.

Величина тугоплавкости сплава напрямую связана с защитной пленкой оксида, следовательно, растет при увеличении содержания хрома. Улучшение тугоплавкости оксидной пленки дополнительно способствует росту коррозионной стойкости материала. Предел содержания хрома в сплаве обусловлен снижением обрабатываемости материала: при достижении 30%, холодная прокатка нихрома становится невозможной.

Когда в ход идет железо

Отечественные стандарты различают две основные марки нихрома.

Х20Н80 – двойной. Состав сплава: 74% никеля, 23 – хрома, на уровне процента присутствуют железо, кремний и марганец.

Лента Х20Н80 нихром

Х15Н60 – тройной. Основу составляет все тот же сплав никеля с хромом 60 и 15%, соответственно. Третьим компонентом выступает железо, его содержание в продукте – 25%.

Идея насыщения нихрома железом связана с компромиссом: удешевить цену материала, сохранив его жаростойкость. Дополнительно, добавление железа повышает обрабатываемость сплава. Таким образом, вариация процентного вклада трех базовых элементов позволяет удержать рабочую температуру на уровне 1000 °С, сохранив при этом пластичность продукта и понизив его стоимость.

Один из наиболее дешевых вариантов нихрома Х25Н20 (железобогатый, согласно зарубежной терминологии), требует никеля не более 20%. При этом механические свойства сплава не ухудшается, однако рабочая температура ограничивается величиной 900 °С.

Область применения

Первоначальное предназначение нихрома акцентировалось на использование в изготовлении нагревательных элементов различного высокотемпературного оборудования. Высокая температура плавления, до 1400 °С, позволяет использовать нихромовые нагреватели внутри печей для обжига, сушильных аппаратах. Распространено производственное использование продукта как жаропрочного химически стойкого сплава в агрессивных средах.

На бытовом уровне нихром оказался идеальным материалом вначале для утюгов, а впоследствии, в пищевой промышленности. Тостеры, электрические плиты, прочее кухонное оборудование с нагревательными элементами из этого сплава отличаются отсутствием:

Как результат, в процессе приготовления пищи не чувствуется посторонних запахов, гари.

Пластичность материала, обеспечивающая возможность проката продукта, изготовления из него проволоки, расширяет область применения нихрома до резисторов, реостатов, прочих узлах сопротивления. Деформированные нихромовые нагревательные спирали также применяются в электронных сигаретах.

Нихромовая проволока для электронных сигарет

Единственный недостаток нихрома – его высокая стоимость, компенсируется отсутствием более дешевых заменителей этого жаростойкого сплава до настоящего времени.

Химический состав нихрома

Нихром Х15Н60 и Х20Н80 – являются чаще всего используемыми хромникелевыми прецизионные сплавами. Как уже говорилось, их отличает высокое электрическое сопротивление. Никель — главный металл в составе этого сплава. Его в нихроме много – целых 55-78 процентов. Ему почти не уступает хром, которого в нихроме — 15-23 процентов. Кроме никеля и хрома, в состав нихрома так же входят железо, титан, фосфор, алюминий, марганец, сера, углерод, кремний.

Свойства нихрома определяют никель и хром. Никель имеет способность растворять в себе разнообразные металлы, и при этом оставаться очень пластичным. В жидких и газообразных средах он легко сопротивляется коррозии. Как много раз упоминалось – устойчив перед высокими температурами. Хром так же жароустойчив, имеет твёрдость и высокую сопротивляемость процессам коррозии. Вот и получается, что всеми этими положительными качествами наделён и сам хром.

Устойчивость к повышенным температурам обуславливает внушительные рабочие температуры нихрома. Нихром, относящейся к марки Х20Н80 выдерживает до 1200 градусов Цельсия (здесь мы обращаем внимание ещё и на диаметр проволоки), для нихрома относящегося к марке Х15Н60 – максимальная температура до 1125 по Цельсию. Цифры приведены в соответствии с ГОСТ 12766.1-90. Насколько влияет процентная доля никеля в составе сплава, мы делаем вывод из данной характеристики. Чем выше в нихроме процент никеля, тем большую жаропрочность имеет нихром.

Ещё одним качеством, делающим нихром широко востребованным металлом, является его высокая пластичность. Пластичность можно отнести к технологическим особенностям, что указывают на то, какой именно обработке без ущерба можно подвергнуть материал – это либо точение, либо сварка, золочение, штамповка и так далее). За счёт отличной пластичности нихрома, из него можно изготовлять изделия такого рода, как, к примеру, нихромовая лента или проволока нихромовая, а ещё некоторые виды очень тонкой проволоки. Как делается нихромовая проволока? При помощи волочения.

К самым важным физическим особенностям нихрома можно отнести наличие малого коэффицента электрического сопротивления и высокое удельное электрическое сопротивление. Эти особенности, да ещё вкупе с жаропрочностью, позволяют нихрому быть тем материалом, из которого изготавливают проволоки, а так же ленты для производства разнообразных элементов нагревания.

Нихром Х20Н80 и нихром Х15Н60 (нихромовая проволока, нихромовая лента) применимы чаще всегов электротехнике. Этот сплав берут для создания проволочных резисторов ( а ещё есть резисторы ленточные); реостатов в приборах, для нагревания; электронагревателей, электронагревательных элементов, что долгое время функционируют на воздухе температурой до 1250 градусов Цельсия. А ещё нихром успешно применяется при изготовлении оборудования электротермической направленности, которая должна быть очень надёжной. Ещё нихром Х15Н60 применятся при производстве непрецизионных резисторов.

Что такое нихром? Свойства и применения нихрома. Описание нихрома

История нихрома началась в 1905-ом году. Сплав изобрел Альберт Марш. Ученый из США запатентовал одну формулу. Сейчас же существует около 10-ти вариантов рецептуры, поэтому понятие «нихром» разрослось до обозначения ни одного, а группы сплавов.

Что такое нихром?

Альберт Марш соединил когда-то около 80% никеля и 20% хрома. В формулах, составленных позже, первого элемента может быть от 55%, а второго от 15%. В качестве примесей добавляют алюминий, железо, марганец, кремний, молибден, титан. В первом в истории варианте смеси лигатуры не было.

Физические и химические свойства нихрома

От пропорций металлов в сплаве зависят его свойства. Чем больше хрома, тем меньше смесь подвержена окислению. Почему же максимальный показатель содержания хрома в сплаве равен 20%? Почему нельзя купить нихром, к примеру, с 30% хрома? Дело в том, что перебор этого металла уменьшает пластичность, данные обработки смеси. Холодной прокатке или волочению ее уже не подвергнешь.

Обрабатываемость нихрома улучшает не только никель, но и железо в качестве лигатуры. Однако, такое добавление уменьшает сопротивляемость состава жару. Железообогащенный нихром выдерживает температуры лишь до 900 градусов Цельсия.

Сплав с лигатурой железа – единственная магнитная разновидность нихрома. Все остальные варианты смеси не обладают магнитными свойствами.

Нихром с легкостью выдерживает температуры до 1 400 градусов Цельсия при рецептуре только из никеля и хрома. Понижают показатель, кроме железа, добавки титана, алюминия, марганца. Составу в чистом виде переносить жар помогает образующаяся на его поверхности оксидная пленка. Она утончается при сторонних примесях.

При небольшом нагреве, велико и электро-сопротивление нихрома. Его показатель – 1,05-1,4 мм 2 /м. К тому же, нихром крипоустойчив. Это означает способность материала, при определенном нагреве, удлинятся за определенный промежуток времени. Кроме того, сплав пластичный, его легко деформировать. При этом, нихром отлично держит приданную ему форму.

Один из минусов сырья – ограниченный период службы. Это особенно касается небольших элементов из сплава. Чем шире, к примеру, проволока нихром, тем дольше она служит. Необходимость периодически заменять элементы из сплава в приборах привела к настоящему ажиотажу на нихром в 20-ом веке. Крупные производители стали закупать состав в прок, опустошая рынок. Дефицит вызвало и резкое расширение списка сфер применения смеси никеля с хромом. К тому же, закупки сплава (так оно и по сей день) стараются осуществлять в момент падения ценника на никель. Для этого следят за торгами на бирже. Успеть надо в короткие периоды спада стоимости. Это опять же приводит к ажиотажу.

В промышленности нихром во многом заменил железо, ведь смесь никеля с хромом не искрит, не оставляет привкуса гари, не дает неприятного запаха. Удельное сопротивление нихрома в 70 раз превышает этот показатель у меди, а оцинкованную сталь сплав обходит в 10 раз.

Применение нихрома

Проволока нихром, пластины, болты, спирали – неотъемлемые части почти всех нагревательных приборов. Сплав не плавится и не окисляется при высоких температурах. Этим не может похвастаться большинство других смесей металлов. Единственный заменитель нихрома придуман на рубеже 20-го и 21-го веков. Имя аналога – фехраль. Однако, аналог этот относителен. Рабочих циклом он выдерживает меньше, температуры переносить не такие большие. Зато, сплав дешевле, ведь не содержит дорогостоящего никеля. Вместо него хром дополняют алюминий и железо. На стоимость влияет и производственный цикл. Фехраль делать гораздо проще нихрома.

Тем не менее, солидные производители стараются делать выбор в пользу пусть и более дорогого, но и более качественного сплава. Нихром есть в тостерах, духовках, хлебопекарнях, печах для обжига и сушки, обогревателях. Сплав также находит применение в реостатах и резисторах. Нихром есть в паяльниках и электрических лампах.

Жаропрочный сплав также наносят при газотермическом напылении. В нем нихром выступает подслоем термоустойчивого покрытия. Применение находит и лом нихрома. Его переплавляют, и материал вновь идет в дело. Некоторые сдают детали из сплава в пункты приема металлов. За один килограмм нихрома дают примерно 200 рублей. Для сравнения, за килограмм алюминия, к примеру, скупщики готовы выложить всего около 40-ка рублей.

Выбор в пользу нихрома часто делают в случаях, когда выбирают сплав для применения в агрессивных средах. Так, сплав никеля с хромом используют в химических лаборатория. Состав не вступает в реакции с большинством кислот и щелочей.

Стоимость нихрома

Двухкомпонентный сплав оценивают почти в 1 000 рублей. Столько просят за килограмм при покупке в розницу. Таким образом, на нихром цена в 4 раза больше, чем на фехраль. Однако, большинство марок нихрома с лигатурой стоят в районе 500-600-от рублей. Но, и фехраль встречается по 150-100 рублей за килограмм. Ценник обусловлен процентным соотношением в сплаве хрома и алюминия, а также наличием и качеством лигатуры. Интересно, что нихромом называется еще и один из интернет браузеров. Его разработали специалисты компании «Рамблер» на базе так называемого «хромиума». Имя этого движка, более известного как Google Chrome, и легло в основу названия продукта.

Как и всем интернет-продуктам, нихрому ищут замену. Но, пока, кроме фехраля вариантов нет. Тем не менее, ученые и металлурги продолжают эксперименты, смешивая известные металлы во всевозможных пропорциях. Это погоня за знанием, качеством и, конечно, финансовой выгодой.

Свойства нихромовой проволоки и ее применение

Среди прецизионных сплавов, подверженных большим перепадам температур, особое место занимает нихром. Благодаря высокой термостойкости, его применение в большей степени оправдывает себя при изготовлении нагревательных устройств и ключевых узлов печного оборудования. Рабочим материалом в данном случае выступает нихромовая проволока определенной марки. Каждая из них отличается процентным соотношением различных легирующих добавок, что позволяет на основе проектных эксплуатационных показателей сделать выбор в пользу того или иного образца, в зависимости от его основных качественных характеристик, главная из которых — сопротивление нихромовой проволоки.

Характеристики нихромовой проволоки

Представленный сплав отличается наличием двух основных компонентов – никеля и хрома. В качестве присадочных элементов в состав нихрома могут также входить кремний, алюминий, марганец, железо, титан, цирконий. Количественное соотношение данных лигатур позволяет судить об определённом типе нихрома.

В настоящее время налажено производство двух марок проволок на основе сплавов: Х20Н80 и Х15Н60. Х20Н80 содержит порядка 70-75 % никеля, 20-25% хрома и 0,8-1% железа. Он обладает следующими свойствами:

рабочая температура – 1250-1300 0 С;
удельное сопротивление для проволоки диаметром свыше 3 мм. — 13 Ом*мм/м;
плотность – 8,5 г/см 3 ;
удельная теплоемкость – 0,44 кДж/кг·К.

Незначительное содержание железа в данном сплаве говорит о его низких магнитных свойствах. Это положительно сказывается на его коррозионной устойчивости и износостойкости.

Х15Н60 также характеризуется преобладанием никеля – 60-65% и хрома – 15-18%. Представленный сплав заметно уступает своему аналогу по основным техническим показателям.

рабочая температура – 1000-1100 0 С;
удельное сопротивление для проволоки диаметром свыше 3 мм. — 12 Ом*мм/м;
плотность – 8,0-8,5 г/см 3 ;
удельная теплоемкость – 0,46 кДж/кг·К.

Благодаря большему содержанию железа, концентрация которого может достигать 3%, данный вид нихрома наделён магнитной восприимчивостью, что не позволяет говорить о высокой коррозионной стойкости сплава. Тем не менее, благодаря низкой плотности нихромовой проволоки, выполненной из данного сплава, становится возможным производить образцы с меньшим сечением, отличающиеся большей пластичностью.

Ферронихром отличается высокой механической прочностью и не уступает более легированным сплавам по жаропрочности при эксплуатации в условиях агрессивных сред.

Читайте: как выбрать и установить напольный радиатор отопления.

Рекомендуем ознакомиться с нюансами монтажа кабельного теплого пола своими руками.

Сферы применения нихромовой проволоки

Специфические свойства нихрома нашли своё применение в различных сферах деятельности, как бытового, так и промышленного характера.

Всевозможные разновидности этого сплава используются в качестве нагревательных элементов различных приборов: электрических печей, сушилок, термопар, а также в керамических изделиях, исполняя роль несущего каркаса.

Нихромовая проволока, как основной исполнительный орган электронагревательных приборов, в большинстве случаев представляет собой спираль, через которую пропускают электрический ток заданного значения. Такая форма признана наиболее оптимальной для данных устройств, так как позволяет добиться большей теплоотдачи за счет увеличения длины токопроводящего элемента. Высокая степень пластичности представленного материала существенно увеличивает срок службы таких устройств, ввиду высокой устойчивости к деформациям.

Этот жаропрочный сплав также нашел своё применение в различных измерительных приборах, которые предполагают использование термических элементов проволочного типа. К ним относятся: реостаты, резисторы, тиристоры.

Где же взять нихромовую проволоку в домашних условиях? Этот сплав повсеместно используется в различных бытовых приборах. Их примерами могут служить электрообогреватели, фены, паяльники, тостеры и духовки. Кроме этого, их применяют в электронных сигаретах.

Нихромовая проволока: критерии выбора

Реализация проекта по созданию различных видов электротермического оборудования предполагает тщательный анализ номинальных эксплуатационных параметров, который и послужит отправной точкой в расчете ключевых показателей нихромовой проволоки.

В первую очередь необходимо рассчитать электрическое сопротивление рабочего элемента. Оно зависит от трех физических величин, а именно: удельное сопротивления материала, его длина и площадь поперечного сечения. Формула расчета активного сопротивления выглядит следующим образом: R = ρ · l / S.

Для получения недостающих данных необходимо произвести расчет длины спирали. В зависимости от приложенного на неё напряжения, следует остановиться на наиболее оптимальном значении длины проволоки, её диаметра, а также размера сердечника. Для того чтобы избавить себя от трудоёмких расчетов, можно воспользоваться сводной таблицей, в которой приводятся значения длины спирали, в зависимости от диаметра проволоки и сердечника для нихрома диаметром от 0,2 до 0,5 мм.

D 0,2 мм		D 0,3 мм		D 0,4 мм		D 0,5 мм
D сердечника, (мм)	Длина спирали (см)	D сердечника, (мм)	Длина спирали (см)	D сердечника, (мм)	Длина спирали (см)	D сердечника, (мм)	Длина спирали (см)
1,5	49	1,5	59	1,5	77	2	64
2	30	2	43	2	68	3	46
3	21	3	30	3	40	4	36
4	1	4	22	4	28	5	30
5	13	5	18	5	24	6	26
6	20

Представленная таблица применима для расчета длины спирали при использовании напряжения 220 В. Например, для проволоки диаметром 0,4 мм и диаметром сердечника равным 3 мм, длина спирали для бытовой электросети составит 40 см. Стоит отметить, что при помощи данной таблицы не составит труда рассчитать искомое значение для напряжения 380 В. Для этого достаточно подобрать нужные данные и составить пропорцию следующего вида: 220 В – 40 см / 380 В – х.

В том случае, если под рукой не оказалось мерительного инструмента и определить диаметр проволоки не представляется возможным, всегда можно воспользоваться простым, но в то же время действенным способом. Для этого достаточно взять обыкновенный карандаш и намотать на него проволоку, плотно прижимая виток за витком. В том случае, если 10 витков спирали укладываются в 1 мм. длины карандаша, то диаметр проволоки будет составлять 1\10 мм.

Пайка нихрома

Как же качественно припаять нихромовую проволоку, ведь этот сплав очень тугоплавкий и не создаёт прочного соединения при использовании обычного флюса.

Данная процедура предполагает соблюдение определенной последовательности действий в работе со специальными паяльными материалами. В качестве припоя в данном случае используют оловянно-свинцовые материалы ПОС 61, ПОС 50. Отдельного внимания требует подготовка флюса. Его компонентный состав строго дозирован и готовится на основе таких компонентов: технический вазелин – 100 г., цинк хлористый (в форме порошка) – 7 г., глицерин – 5 г. Рабочую смесь флюса получают после тщательного перемешивания всех представленных компонентов.

Рекомендуем ознакомиться со способами крепления пенопласта к стене.

Читайте: как сделать кирпичный мангал на дачном участке своими руками.

Подготовка рабочей поверхности заключается в удалении загрязнений и окисных образований при помощи наждачной бумаги. Затем обработанный участок протирают ваткой, смоченной в спиртовом растворе хлористой меди, накладывают флюс и производят пайку.

Нередко возникают проблемы при лужении нихрома с медными выводами. Традиционный флюс на основе канифоли в данном случае будет неэффективен. На выручку придёт обыкновенная лимонная кислота. Для одного провода достаточно использовать 2-3 г. её порошка. Травление в таком случае не представляет никаких затруднений. Впоследствии, для удаления кислоты, провод кладут на канифоль и облуживают.

Как распознать нихром?

Так выглядит нихромовая нить.

Указанный сплав, как правило, не отличается обилием внешних признаков, позволяющих судить о той или иной его разновидности. В большинстве своём нихром – материал белого или слегка серебристого цвета. Использованные образцы будут отличаться темно-серым оттенком, что свидетельствует об образовании оксидной пленки.

Так или иначе, такие условные признаки не могут служить явным доказательством, указывающим на подлинность данного сплава. Как же определить нихромовую проволоку по внешнему виду. Нихром имеет одно специфическое свойство при длительном использовании. В отличие от других термостойких материалов, на его поверхности, как правило, проступает характерная темно-зелёная пленка. Кроме того, о качестве сплава можно судить и по степени восстановления формы спирали после нагрева. Если образец принял первоначальное положение, что говорит о его высокой деформационной стойкости, то есть все основания полагать, что это – нихром.

Несмотря на то, что рабочая температура нагрева нихромовой проволоки составляет высокие значения, её качественные характеристики могут заметно снизиться, если не принимать во внимание режимы длительного и кратковременного использования, каждый из которых предписывает определенные параметры работы. Соблюдение данных требований поможет существенно увеличить срок службы нагревательных элементов и послужит гарантией высоких эксплуатационных показателей.

Состав нихром

Новый тип жаростойкого металла

Основные преимущества нихрома перед другими тугоплавкими металлами состоят в следующем:

высокая жаростойкость, механические свойства не меняются при высоких температурах;

пластичность, обеспечивает возможность изготовления проволоки, лент из сплава;

простота обработки, изделия хорошо штампуются, свариваются;

высокая стойкость к коррозии;

нихром не магнитится.

Когда в ход идет железо

Отечественные стандарты различают две основные марки нихрома.

Х20Н80 – двойной. Состав сплава: 74% никеля, 23 – хрома, на уровне процента присутствуют железо, кремний и марганец.

Х15Н60 – тройной. Основу составляет все тот же сплав никеля с хромом 60 и 15%, соответственно. Третьим компонентом выступает железо, его содержание в продукте – 25%.

Область применения

Как результат, в процессе приготовления пищи не чувствуется посторонних запахов, гари.

Основные марки фехраля и нихрома и их химическая составляющая

В базовом химическом составе нихрома может содержаться до 80% никеля, до 23% хрома, до 1,5% марганца и немного примесей. Существует всего две группы нихромовых сплавов: нежелезистый (железо не превышает 1,5% от всего состава) и железистый (железа около 75%).

Нихром марками Х20Н80 и Х15Н60

Самой известной и применяемой маркой нихрома есть Х20Н80, которая относится к нежелезистой группе и изготавливается согласно ГОСТу 10994-74. Нихром маркировкой Х15Н60 является железистым сплавом и производится согласно ГОСТу с 60%-ным составом никеля.

Главным компонентом нихрома является никель, именно этот элемент определяет ключевое технологическое свойство материала. Поэтому беря за основу основной сплав маркой Х20Н80, создали улучшенную модификацию с буквенным обозначением «Н» в конце. Согласно ГОСТу количество хрома в марке Х20Н80-Н не поменялось, а вот никеля стало больше, плюс был добавлен цирконий с сокращением количества остальных составляющих компонентов. Х15Н60-Н создается на основе такого же принципа.

Базисными компонентами фехраля есть железо, хром и алюминий в различных концентрациях с добавлением циркония и марганца. Данный сплав создается с различными маркировками для возможности подбора оптимального состава под решение разнообразных задач и рабочих условий.

Фехраль марок Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5

Марки фехраля изготавливаемые в нашей стране с большим спросом: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5. Перечисленные сплавы характеризуются стабильными физическими свойствами при воздействии высоких температур с учетом работы в агрессивной среде. Фехраль Х23Ю5Т самый применяемый сплав в составе, которого близко 70% железа. У маркировки Х15Ю5 железа еще больше (близко 78%), что характеризует его как более прочный и менее хрупкий материал. Фехраль Х27Ю5Т имеет очень высокую концентрацию хрома (около 28%) и на сегодняшний день практически не изготавливается, его замещают более современные аналоги.

Сравнительный анализ нихрома и фехраля

Физические особенности

Общей характеристикой фехраля и нихрома есть их высокие показатели удельного сопротивления. Номинальное удельное сопротивление нихрома напрямую зависит от диаметра нагревателя, а у фехраля оно определяется только лишь маркировкой. Температура, при которой плавится нихром, должна составлять более 1400°C, а фехраля — 1500°C. Удельная масса нихрома достигает более 8,40 г/см3, фехраль имеет меньшую массу — 7,21-7,28 г/см 3 .

Прочность фехраля и нихрома без нагрева

Нихром обладает пластичностью в комнатных условиях не меньше 20% относительно удлинению либо поперечному сужению проволоки. Фехраль маркой Х15Ю5 имеет пластичность около 16%, а маркировке Х23Ю5Т характерно 10%, что говорит о более низкой прочности, чем у нихрома. Временное сопротивление разрыву по средним показателям также выше у нихрома.

А вот по твердости выигрывает фехраль, но это способствует его ломкости. Ведь чем больше в составе хрома, тем выше ломкость материала. Поэтому навивать фехралевую проволоку можно лишь после ее нагрева до 300 градусов. А чтобы навить нихром, прогрев не нужен, он отлично собирается в катушку и при комнатной температуре.

Прочность при максимальных температурах на воздухе

Фехраль пригоден для высокотемпературных нагрузок и способен функционировать длительное время. Нихром выделяется абсолютно противоположными свойствами, он легко переносит частые включения и выключения, и незаменим в часто прерываемых рабочих циклах. А вот при сильном нагреве на протяжении длительного времени нихромовый нагреватель быстро выйдет из строя.

Стойкость к окислению нихрома и фехраля

Высокая концентрация никелевого состава не позволяет нихрому интенсивно окисляться. За время нагревания на поверхности нихромового элемента появляется тоненькая защищающая пленка окиси хрома, что понижает стойкость сплава в агрессивных условиях. Нихром быстрее окисляется в электропечах с повышением кислородного давления. Фехраль из-за большего количества железа и наличия алюминия имеет более высокую окисляемость с быстрым образованием плотной защитной пленки оксидного происхождения. Поэтому эксплуатация тонких проволок и лент затруднена, но фехраль имеет устойчивость к глинозёмной керамике в серосодержащих и углеродных печах.

Сферы применения фехраля и нихрома

Нихром зачастую используют для нагревательных приборов входящих в состав электрических печей обжига и сушек промышленных и лабораторных назначений, электрических плит, нагревающих воздух систем и т. д. Нихром выполняет функцию элемента нагрева в производстве реостатов. Фехраль используют для нагревателей с высокой термической выработкой.

Форма изготовления нихрома и фехраля (полуфабрикаты)

Изготавливают фехралевый и нихромовый сплавы по ГОСТу на данную категорию продукции. В основном готовые изделия имеют вид нити намотанной на катушку и проволоки собранную в бухту. Также существуют и полуфабрикаты в виде ленты и прутка.

Цены на фехраль и нихром

Рассмотренные нами проволочные нагревательные элементы имеют значительные различия в цене, нихром в три раза дороже фехраля. Причиной этому является разная рыночная оценка на элементы входящие в состав сплавов. Например, железо, входящее в состав фехраля стоит дешевле никеля для нихрома.

Выбирая необходимый сплав важно брать во внимание не только цены на материалы, но и учитывать максимальные показатели температурной нагрузки, период беспрерывной эксплуатации, и условия окружающей среды. Ведь в итоге неправильно выбранный нагревательный элемент может быстро износиться, и издержки превзойдут стоимость производимой продукции. Поэтому выбирая сплав, ориентируйтесь не на его стоимость, а на свойства сплавов, которые необходимы для решения задач в имеющихся условиях. Также, чтобы не обмануться лучше обращайтесь к поставщику, который существует на рынке не менее пяти лет. Соблюдение таких критериев позволит подобрать максимально качественный и подходящий элемент.

Нихромом является сплав, который содержит в себе такие составляющие, как никель (55-78%), хром (15-23%), добавки марганца, алюминия, кремния. Остальная доля приходится на железо (до 20%) и незначительное количество углерода (до 0,05%). Впервые данный материал был получен в начале 20 века (1905 год) Альбертом Маршем, запатентовавшим его уже в следующем году.

Основными свойствами данного сплава – высокая стойкость к коррозии в разных средах, прочность к механическим воздействиям, пластичность, удельное электрическое сопротивление, а также высокая жаропрочность (температура плавления порядка 1400 °C). Нихром является немагнитным материалом. Жаропрочность нихрома обусловлена прочной оксидной пленкой из окиси хрома (Сr2О3), температура плавления которого превышает этот показатель у самого сплава. К тому же она хорошо переносит чередующиеся нагревы и остывания.

Чем большее количество в сплаве хрома, тем больше его содержится в оксидной пленке, вследствие чего последняя становится более тугоплавкой. Но слишком большое его содержание негативно влияет на обрабатываемость материала. Оптимальным является доля не более 20%, так как при вводе в сплав около 30% хрома холодная прокатка и волочение невозможны. Механическую обрабатываемость может улучшить увеличение содержания железа в составе представленного материала, но при этом существенно понижается его жаростойкость.

Благодаря вышеперечисленным свойствам нихрома, его применяют, к примеру, при изготовлении печной арматуры, нагревателей, реостатов, деталей внутривакуумных приборов.

При рабочих температурах не более 1000 °С допускается применение тройного сплава Х15Н60, ввиду его дешевизны вследствие меньшего количества никеля.
рка нихрома Х20Н80 содержит еще больше железа (за границей данная марка именуется железобогатым нихромом). В ней содержится меньше никеля, поэтому она еще дешевле. Данная марка имеет очень хорошие механические свойства. Но, уменьшения жаропрочности жаростойкости, рабочая температура данного материала не должна превышать 900°С. Особо часто нихром выпускается в виде ленты или проволоки, нить. Норма упаковки – бобина или катушка (в зависимости от диаметра или толщины проката).

Нихром по-прежнему остается дорогим и дефицитным материалом, свойства которого не могут быть полностью заменены другими, более дешевыми, сплавами.

Продажа нихрома в Москве — Метаторг.

Сложно представить, что еще немногим больше 100 лет назад мировая промышленность не применяла и вообще не знала такой сплав как нихром.

Обойтись без нихрома в наши дни не представляется реальным. В виде двухкомпонентного сплава нихром вошел в нашу жизнь в 1905 году.

И помог этому прогрессу американский инженер, металлург, ученый Альберт Лерой Марш. Патент был зарегистрирован в феврале 1906 года. Это был первый сплав, состоящий из 80% никеля и 20% хрома в качестве нагревательного элемента.

В Америке, Альберт Марш был признан «Отцом электроотопительной промышленности».

В наши дни насчитывается около десяти формул. И название нихром служит для целой категории сплавов. В последующих формулах, составленных за последний век, (Ni) никеля может быть от 55-78%, а (Cr) хрома от 15-23%, 1,5% марганца. В качестве примесей добавляют (Fe) железо, (Zr) цирконий, (Si) кремний, (Mo) молибден, (Ti) титан, (Al) алюминий, а также микро присадки редкоземельных элементов. В главной формуле Марша вышеперечисленных лигатур не присутствовало.

От соотношений добавленных лигатур в сплав, напрямую зависят его качественные характеристики. Чем больше хрома, тем меньше сплав подвержен окислению. Но становиться хрупким, уменьшается пластичность, текучесть сплава. Волочению, намотке в спираль либо холодной прокатке ее уже не подвергнешь.

Пластичность сплаву и доступность к механической обработке — волочению, намотке, сварке придает не только никель, но и железо. Тем не менее, высокий состав (Fe) существенно занижает температурные характеристики сплава. В результате нихром начинает удерживать температуру лишь до 900 °С и живучесть сплава в часах заметно сокращается.

Сплав с завышенным содержанием железа – единственная магнитная разновидность нихрома это марка Х15Н60. Марка Х20Н80 не обладают магнитными качествами.

Не имея под рукой хим. Лаборатории или анализатора металлов, можно отличить марку, по магнитным свойствам «дедовским способом» с помощью магнита подвешенного на ниточке. Марка Х15Н60 всегда будет слабо притягивать магнит.

Нихром с легкостью выдерживает температуру плавления, до 1400°С. Плотность составляет (8200-8500) кг/м3. Флагманом физических качеств нихромов считается высокое электрическое сопротивление порядка от 1,05—1,4 Ом·мм²/м и зависит от выбранной марки нихрома. А также высокое сопротивление коррозии в разных средах и высочайшая жаростойкость. Нихром крипоустойчив, это значит способность сплава, при определенном нагреве, удлинятся за установленный промежуток времени. Кроме того, сплав пластичный при этом, совершенно держит заданную ему форму, может работать при рабочих температурах от 1100 до 1300 °С.

Досадная особенность нихрома – ограниченная живучесть в часах. Если не вдаваться в таблицы и цифры марка Х20Н80 Вам прослужит дольше, чем Х15Н60 при одинаковых режимах работы. Разница в цене между вышеописанными марками от 10-15%. Что выбрать решать технологам и экономистам вашего предприятия.

Что касается проволоки фехралевой. Заменитель нихрома изобретен на рубеже XX-XXI веков. Аналог этот относителен на «любителя». Цена дешевле в разы, так как не содержит дорогостоящего никеля. Вместо него хром, алюминий и железо. Живучесть крайне мала. Рабочая температура не выше 900-950 °С. Потребность у предприятий невысокая. Частые простои термического участка всегда огорчают.

На рынке все чаще предлагают нихромы нового поколения. Рекламировать их не будем. Как они себя зарекомендуют, покажет время. На сегодняшний день выводы делать крайне рано. Несмотря на идеально написанные характеристики. Технологи с большим опытом и стажем говорить, что нихром Х20Н80 в прошлом не спешат. И мы торгующие нихромом более 20 лет воздержимся от комментариев. Производители стараются делать выбор в пользу пусть и более дорогого, но и более качественного сплава.

Проволока, лента, нить из нихрома – неотъемлемые части практически всех нагревательных приборов.

На бытовом уровне нихром стали применять для утюгов, немногим позднее, в пищевой индустрии. Электрические плиты, обогреватели, котлы, тостеры, автомобильные прикуриватели, подогрев сидений, теплые полы, электронные Атомазеры.

В промышленности востребован нихром для производства нагревательных элементов в высокотемпературных электропечах, различных электрических агрегатах теплового действия для всех отраслей промышленности. В качестве нагревательных и резисторных элементов. Жаропрочного, жаростойкого, кислотостойкого и химически устойчивого сплава в определенных агрессивных средах. В агрегатах, реостатах работающих при высоких температурных режимах, в разработке резисторов прецизионных, для которых разработаны специальные марки нихромовых сплавов. В качестве основного жаропрочного покрытия при газотермическом напылении.

Как всему дорогому и качественному ищут замену. Ученых, Металлургов, Химиков не покидает идея превзойти качества этого дорогого сплава. Но этого на сегодняшний день не произошло.

Купить Нихром от 1 кг предлагаем в компании ПАРТАЛ.

Продаем Нихром только российского производства. Строгое соответствие ГОСТ; ТУ, качеству и марке.

1. Примерное назначение сплавов нихрома и фехраля.

2. Химический состав сплавов нихрома и фехраля.

3. Физические свойства сплавов нихрома и фехраля.

4. Поправочные коэффициенты для расчета изменения электрического сопротивления
в зависимости от температуры.

5. Отличие электрического сопротивления R 20 от регламентированного стандартом.

6.1 Площадь сечения, вес, длина и электрическое сопротивление нихрома и фехраля
в зависимости от диаметра проволоки Х20Н80, Х20Н80-Н, Х23Ю5Т, GS SY.

6.2 Площадь сечения, вес, длина и электрическое сопротивление нихрома и фехраля
в зависимости от диаметра проволоки Х20Н80, Х15Н60, ХН70Ю.

7. Площадь сечения, вес, длина и электрическое сопротивление нихрома и фехраля
в зависимости от размера ленты и полосы Х20Н80, Х20Н80-Н, Х23Ю5Т, GS SY.

8. Ориентировочный срок службы нагревательных элементов из нихрома и фехраля
Х20Н80-Н, Х15Н60-Н, ХН70Ю-Н, ХН20ЮС, Х23Ю5, Х15Ю5.

Калиброванные прецизионные хромоникелевые сплавы (нихромы) обладают высоким электрическим сопротивлением и высокой рабочей температурой, устойчивы при работе в окислительной среде, а также в зависимости от марки нихрома устойчивы при работе в вакууме, в атмосфере азота, аммиака, водорода.

Диапазон применения холоднотянутой нихромовой проволоки и холоднокатаной нихромовой ленты весьма широк. Основное направление применения нихромовых сплавов — это изготовление нагревательных элементов для электрических печей различного назначения, для промышленных и бытовых электронагревательных приборов, для промышленных и бытовых водо- и воздухонагревательных систем.

Кроме того, прокат нихрома применяют:
— для изготовления ответственных деталей, работающих в вакууме;
— для изготовления резисторов и соединителей в изделиях электронной техники;
— для изготовления электродов, сеток, конвейерных полотен и конструкций для стеклокерамических и других производств;
— во многих других производствах, где требуются тепловыделяющие и жаростойкие элементы.