Какие свойства у нихрома

Нихром представляет собой сплав из 80% никеля и 20% хрома с температурой плавления близкой к 1400 C. Он имеет серый цвет и является устойчивым к коррозии. Из-за его высокой стойкости и трудного окисления при высоких температурах, он широко применяется в производстве. Проволока нихром — это резистивный материал, которая используется для улучшения высокотемпературных характеристик многих материалов при очень высоких температурах, где другие токопроводящие металлические элементы работать не могут.

Что такое нихром

Нихромовый сплав обладает хорошей способностью сопротивляться потоку электронов. Эти уникальные свойства делают его пригодными для применений в нагревательных элементах фёнов и тепловых пушек. Он обладает высокой стойкостью к окислению, что также делает его подходящим материалом для нагревательной техники. Нихромовая проволока наматывается в катушки с определенным электрическим сопротивлением нихрома, через который пропускается ток для производства тепла.

Никелево-хромовый сплав в соотношении 90/10 используют в термопарах в сочетании со сплавом Ni / Al 95/5. Эта комбинация называется хромель-алюмель, представляет нагревательные элементы с максимальной рабочей температурой 1100 C и подвержен дрейфу в области 1000 C из-за окисления. Этот эффект устраняют добавлением кремния. Коммерческие сорта включают Nicrosil (содержащий 14% Cr и 1,5% Si) и Nisil (содержащий 4,5% Si и 0,1% Mg).

Как выглядит нихром

Никелево-хромовый металл в соотношении 80/20 относится к высокотемпературному коррозионностойкому сплаву, применяемого для деформируемых и литых деталей, поскольку он имеет лучшую стойкость к окислению и горячей коррозии в сравнении с дешевыми железо-никель-хромовыми сплавами.

Свойства и характеристики сплава

Металл никель-хром показывает, что хром хорошо растворим в никеле с максимальным показателем – 47% при температуре кристаллизации эвтектики 1145C и падает до 30% при комнатных условиях.

Введение небольших количеств (<7%) хрома в никель повышает чувствительность никелевого хромового сплава к окислению из-за пропорционального увеличения скорости диффузии кислорода. Эта тенденция меняется на противоположную, при добавлении более 7% хрома, падение продолжается вплоть до 30%, после этого процесс окисления стабилизируется.

С увеличением добавок хрома происходит заметное увеличение удельного электрического сопротивления проводника. Уровень добавления 20% хрома считается оптимальным для элементов, работающих в системах нагрева. Эта композиция сочетает в себе не только хорошие электрические свойства, но и прочностные. Такой металл обладает пластичностью, что делает его пригодным для процесса волочения проволоки нихром.

Вот некоторые основные свойства нихрома.

Цвет: имеет серебристо-серую окраску.
Удельный вес: 8,4 г/см3.
Плотность нихрома составляет: 8400 кг/м3.
Температура плавления этого вещества составляет: 1400 С.
Удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре для этого вещества составляет: от 1,0 × 10 -6 до 1,5 × 10 -6 Ом (Ом).
Удельная теплоемкость измеряет количество тепла, которое необходимо для изменения температуры вещества на определенную величину, обычно 1 градус. Удельная теплоемкость этого вещества составляет: 450 Дж/(кг*К).
Модуль упругости — это математическое представление вещества или склонности объекта к деформации, когда к нему прикладывается определенная сила. Модуль упругости для нихрома составляет: 2,2 × 10 11 Па.
Тепловое расширение — это свойство вещества, благодаря которому оно изменяет объемпри воздействии тепла. Коэффициент теплового расширения нихрома составляет: 14 × 10 -6 / C.
Рабочая температура определяется как Т, при которой работает механическое или электрическое устройство. Рабочая температура для нихрома составляет: 900 C.
Температурный коэффициент математически представляет относительное изменение физических свойств вещества, когда Т изменяется на 1 Кельвин. Температурный коэффициент сопротивления для нихрома составляет 100 ppm / C при температуре в диапазоне от 25 C до 100 C.
Вещество обладает высокой устойчивостью к коррозии и устойчиво к окислению при высоких температурах.

Плюсы и минусы

Сплавы нихрома характеризуются высоким сопротивлением по отношению к электротоку, данное свойство дает возможность производителям выпускать электронагревающие приборы меньшими габаритами и весом.
Другие преимущества нихрома:

Устойчивость к коррозии и агрессивным средам;
отсутствует температурная деформация;
высокая пластичность сплава, в связи, с чем он хорошо поддается сварке и в штампованном производстве;
отсутствие магнитных свойств;
высокая жаростойкость;
малый вес;
низкоеудельноесопротивление и теплопроводность, что требует на одну и туже мощность меньшее количество проволоки нихром;
не образовывают окислы в процессе эксплуатации;
имеют повышенное количество циклов включения/выключения до разрушения, чем в других нагревательных элементах;
высокие прочностные характеристики.

Нихром имеет высокую жаростойкость

Из минусов можно выделить высокую стоимость проволоки нихром из-за входящего в состав никеля и затратного способа изготовления, в связи с чем на рынке очень ценится его лом.

Марки нихрома

Марки сплава установлены государственными нормами ГОСТ 10994-74, ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 8803-89. Самыми популярными марками сплава являются: Х20Н80 и Х15Н60.

Расшифровка маркировки нихромового сплава на примере Х20Н80:

Х – содержание Cr;
20 – величина в %;
Н – содержание Ni;
80- в %.

В обозначении могут быть дополнительные буквы, например, для сплава Х15Н60-ВИ, буквы «ВИ» говорят, о том, что сплав был изготовлен с помощью вакуумно-индукционной плавки. Для сплава Х15Н60-Н, буква «Н» сообщает о том, что в нем присутствует цирконий, для увеличения надежности и стойкости нагревателя, при максимальных рабочих температурах.

Другие обозначения продукции из сплавов:

Н — используют для греющих элементов, с толщиной большее 0.2 мм;
С — проволоку допускается применять, как элемент сопротивления в конструкциях механизмов;
ТЭН — нить используют для электронагревателей сухого типа.

Сфера применения

В зависимости от применения мировой рынок сплавов нихрома можно разделить на архитектурные, автомобильные, электронные, аэрокосмические и другие. Нихромовые сплавы используются для изготовления монеля из железа и стали, для производства нержавеющей стали. Сплавы нихрома используются в архитектурных целях, таких как свинец для водопроводных труб, кровли и окон.

Читайте также: Какие свойства дает хром

Нихром используется в передачах, карданных валах, специальных транспортных средствах для работы в зоне с низкими температурами или интенсивного износа. Он также используется в специальных инженерных целях. Сплавы нихкрома в основном используются для нагрева электрическим сопротивлением. Они обладают высокой электрической стойкостью, хорошей прочностью и пластичностью при рабочих температурах.

Нихром широко используется в индустрии фейерверков и взрывчатых веществ и для подготовки проводов для систем электрического зажигания, таких как зажигалки, электрические спички и электронные сигареты.

Это вещество используется в керамических работах. Он служит для обеспечения внутренней структуры поддержки и помогает удерживать формы глиняных скульптур мягкими. Из-за его устойчивости к высоким температурам он используется, когда куски глины обжигают в печах.
Нихромные проволоки используются для проверки цвета пламени в неосвещенных частях катионного огня от катионов натрия, меди, калия и кальция.

Нихром также используется в микробиологических лабораториях и для создания термопар.

Стоимость нихрома

Исходя из географии, мировой рынок сплавов нихрома можно классифицировать по Азиатско-Тихоокеанскому региону, Европе, Северной Америке, Латинской Америке, а также на Ближнем Востоке и в Африке. Северная Америка и Европа являются основными рынками для сплавов нихрома, что обусловлено ростом аэрокосмической и электронной промышленности. Производственные компании Nichrome в Азиатско-Тихоокеанском регионе и Латинской Америке вкладывают значительные средства в исследования и разработки нихрома в Азии.

Стоимость продукции нихрома в виде :

Проволока 0.8 мм Х20Н80 – 1 990 руб./кг;
Проволока 2.0 мм Х20Н80 -2 050 руб./кг;
Лента #1,0х15 мм Х20Н80 – 1 990 руб./кг;
Проволока нихром 1.5 мм Х15Н60 – 1 590 руб./кг.

Нихром Bibus Metals

Основными игроками, работающими на мировом рынке сплавов нихрома, являются American Elements, Bibus Metals, VDM Metals, Crown Alloys, Wickeder Westfalenstahl GmbH, Tri Star Metals и другие. Эти компании составляют значительную долю рынка сплавов и лома нихрома, таким образом, на рынке наблюдается острая конкуренция.

Российские производители нихрома: Волгоградский сталепроволочноканатный завод, ГРЭЙС-1000 (Москва), Западно-Уральское промышленное снабжение (Пермь), Индекс-ВК (Екатеринбург), Каменск-Уральский завод, Металлокомерция (Москва), Проммет(Москва), Промснабметалл АГ (Москва), Уральский Завод Прецизионных Сплавов.

Источник

Сплав под интересным названием нихром имеет в составе хром и никель. Ряд уникальных свойств сплава и огромная польза позволяют тому широко применяться в промышленности, и быть востребованным на рынке. Даже несмотря на высокую стоимость.

Что представляет собой нихром?

Нихром представляет собой устойчивый к коррозии сплав, состоящий из 2-х металлов — никеля и хрома, и добавок (марганца, серы, алюминия, фосфора, железа и др.). Сплав обладает устойчивостью к температуре до +1300 ⁰C, а пластичность позволяет использовать его для производства электронагревательных и резистивных элементов, разных прокатов и проволоки (нити). В зависимости от состава, нихром делится на определенные марки.

Характеристики и свойства нихромовой проволоки

Производство нихромовой проволоки ограничено двумя основными марками: X15H60 и X20H80. Характеристика и свойства каждой марки отличаются.

X20H80 характеризуется:

Составом из 25 % хрома, 75 % никеля, 1 % железа.
Удельным сопротивлением 1,13 Ом·мм2/м (для проволоки диаметром свыше 3 мм).
Температурой работы 1250-1300 ⁰C.

Плотность X20H80 составляет 8500 кг/м³, удельная теплоемкость — 0,44 кДж/(кг·К).

X15H60 уступает X20H80 по технической характеристике:

температура работы — 1000-1100 ⁰C;
состав — 18 % хрома и 60 % никеля;
удельная теплоемкость — 0,46 кДж/(кг·К);
плотность 8200-8500 кг/м³;

Удельное сопротивление данной марки составляет 1,12 Ом·мм2/м.

Небольшое содержание железа в X20H80 позволяет нити проявлять сопротивление коррозии и износу. В отличие от X15H60, более подверженной коррозии. Однако эта марка служит производством образцов, сечение которых отличается большей пластичностью и меньшей площадью.

СПРАВКА. Как присадочный элемент, обе марки могут включать в себя алюминий, марганец, титан, кремний, железо и цирконий. При этом наличие железа повышает магнитные свойства сплава.

Где используется нихромовая проволока

Пластичность, стойкость к агрессивным веществам и высокий предел текучести находят применение нихрому в индустриальном производстве и ряде промышленных областей, где широко используются электронагревательные печи. Нашел сплав применение и в электрических печах, температура нагревания которых предельно высока.

Используют проволоку и в других областях:

в сварочных аппаратах самодельного производства;
в печах для сушки и обжига;
для станков, нарезающих пенопласт;
в системе обогрева стекол и зеркал автомобиля;
в приборах, где необходима повышенная степень надежности, и др.

Такое свойство сплава, как прочность, обеспечило нихромовой проволоке место во всех средах, где не обойтись без химикатов, жары и высоких температур.

Достоинства сплава

К достоинствам сплава относятся:

жаропрочность и стойкость;
отличное электросопротивление;
пластичность;
свариваемость;
легкая обработка изделия;
устойчивость к деформации при высокой температуре (выше 400 ⁰C) и давлении;
принадлежность к немагнитным сплавам.

Кроме того, нихром имеет не одно механическое качество в виде достоинств. И малый вес.

Как определить нихром?

Нихром, как материал чуть серебристого или белого цвета, распознать непросто. К тому же, он часто имеет темно-серый оттенок, связанный с оксидной (окислительной) пленкой.

Однако определить внешний вид материала возможно по признакам:

тёмно-зеленая пленка на поверхности;
превращение проволоки в спираль после нагрева.

Последний признак говорит о высокой стойкости нихрома к деформации.

ВНИМАНИЕ. Сохранить качественные характеристики нихромовой проволоки поможет режим чередования длительного и кратковременного использования нити.

Где найти проволоку из нихрома?

Самый простой способ найти проволоку из нихрома — обратиться в специальный магазин (вейп-шоп). Правда, нихромовая нить там стоит недешево, и за 1 метр придется выложить приличную сумму.

Есть и другие варианты, где можно найти проволоку из нихрома:

радиорынки;
паяльники;
фены;
обогреватель, изготовленный по типу вентилятора;
электроплита с открытой спиралью;
интернет.

Возможность обнаружить металл на радиорынке не слишком велика, в сравнении с паяльником (работающим или неисправным). Паяльное устройство можно обнаружить в гараже, или в магазине «Фикс Прайс», где изделие стоит копейки. Чтобы найти искомое, устройство необходимо разобрать и вытащить оттуда проволоку. Как правило, нихромовая нить в паяльнике тонкая. Определить ее сечение поможет намотка в 10 витков на карандаш. Длина намотанной проволоки достигает до 2,5 м.

Варианты с феном и обогревателем обойдутся дороже. Тяжелее всего достать проволоку из электроплиты.

Чтобы не ходить на рынок, и не искать проволоку из нихрома в магазине, можно найти в интернете информацию о продаже металла, или вещей, его содержащих.

Кстати, никель в составе сплава влияет на цену проволоки.

Чем можно заменить?

Нагревательные элементы в электрических приборах часто нуждаются в замене. Обычно заменой нихромовой нити служит рабочая спираль. Ее легко найти в чайниках, электроплитках, утюгах и других приборах.

Еще один вариант замены — нержавеющий материал. В быту давно доказано, что нержавейка обладает тем же сопротивлением, что и нихром, плюс переигрывает тот в плане окисляемости.

Особенности пайки

Особенности пайки нихрома таковы:

Использование для припоя оловянно-свинцовых материалов ПОС 50 и ПОС 1.
Тщательная подготовка флюса.
Правильная обработка рабочей поверхности.

Перед пайкой рабочую поверхность очищают наждачной бумагой, и обрабатывают ваткой, пропитанной спиртовым раствором хлористой меди. Далее накладывают флюс, и приступают к процессу.

ВАЖНО. Флюс приготовляют при смешении нескольких элементов: 100 г технического вазелина, 5 г глицерина и 7 г порошка цинка хлористого.

При лужении нихрома с медными выводами лучше использовать 2-3 г лимонной кислоты. Этого хватит, чтобы обслужить один провод. Для удаления кислоты провод нужно положить на канифоль, окунуть, и использовать паяльник для дальнейшей работы.

Источник

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.

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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:

искрения;

ржавчины;

оплавленных участков.

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.

Источник

Нихром или фехраль

Сплавы из фехраля и нихрома обладают высоким электрическим сопротивлением, и относятся к прецизионным соединениям. Их используют в качестве нагревательных элементов для электрооборудования. В составе нихрома преобладает никель и хром, что и определило название сплава. В названии фехраля использованы первые слога основных элементов, которые входят в его состав (Fe, Cr, Al). Данные элементы нагрева широко применяются из-за своих уникальных способностей в нагреве.

Марки и химический состав

В состав нихрома входит до 80% никеля, около 22% хрома и 1,5% марганца, также в состав внесены дополнительные примеси. Сплавы нихрома разделены всего лишь на две группы: нежелезистые и железистые.

Нихром марок Х20Н80 и Х15Н60
Самым широко применяемым типом нихрома является маркировка Х20Н80, относящаяся к нежелезистым сплавам. Марка Х15Н60 – железистый сплав.

Никель, входящий в состав нихромового сплава определяет технологические свойства нагревателя в работе. Поэтому были созданы модифицированные сплавы содержащие большее количество основного вещества, в маркировке которых была добавлена буква «Н». На примере Х20Н80 можно увидеть, что общий состав марки не изменился, стало лишь больше никеля, и было добавлено небольшое количество циркония (модифицированная марка Х20Н80-Н), другие сплавы изменены по такому же принципу.

Фехраль
Основной составляющей фехралевого сплава есть Fe, Cr и Al. В зависимости от марки сплава компоненты добавляются в разной концентрации с дополнительными элементами Zr и Mn. С целью подбора оптимального соотношения компонентов для решения разного рода задач и работы в разных сферах было создано множество марок данного сплава.

Фехраль марок Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5
Указанные марки широко применяются в промышленности для высокотемпературных обработок. В их характеристики входят: некоторая стабильность, жаростойкость и надежность в работе. Х23Ю5Т имеет до 78% железа и выделяется неплохими показателями прочности. Х27Ю5Т характеризуется высокой концентрацией Cr, что снижает прочностные характеристики, поэтому сегодня все чаще используют его аналоги.

Сравнение нихрома и фехраля

Физические характеристики

Фехраль наравне с нихромом обладает высоким удельным сопротивлением. Номинальные показатели сопротивления у нихрома зависят от диаметра проволоки (ленты/нити). А в случае фехряля номинальное сопротивление определяет его марка. Плавление нихрома начинается после 1400C, фехраль плавится при 1500C.

Прочность в состоянии покоя (без нагревания)

Нихром сам по себе пластичен и поддается изгибу и вытягиванию не менее 20% удлинения либо сужения. Пластичность фехраля маркой Х23Ю5Т достигает 10%, а Х15Ю5 -16%. Это говорит о том, что нихром пластичней фехраля, и плюс ко всему, у него выше временное сопротивление разрыва.

Фехраль более твердый сравнительно с никелем, и это делает его более ломким материалом. По этим причинам намотка фехраля проводится лишь после разогрева проволоки до 300C. В случае же нихрома разогрев проводить не нужно, он отлично сматывается в катушку даже при комнатных температурах.

Прочность при нагревании

Фехраль отлично справляется с высокотемпературной нагрузкой. Его можно эксплуатировать в условиях повышенной температуры длительное время. А нихром, напротив, способен отлично справляться с высокотемпературным циклическим нагревом, но плохо ведет себя при длительном термическом воздействии.

Стойкость к окислительной среде

Нихром способен длительно и хорошо работать в окислительных условиях, ведь высокое содержание никеля предотвращает быстрые процессы коррозии. Если нихром долго работает в окислительной среде, его поверхность покрывается тонкой пленкой оксида хрома, которая обеспечивает защиту сплава от агрессивной среды. Быстрое окисление может наступать в электрических печах с высоким содержанием кислорода.

Так как у фехраля высокий процент содержания железа он менее устойчив в окислительных средах. Защитная пленка образовывается у него намного быстрее, чем у нихрома, поэтому в агрессивной среде применять его затруднительно. Особенно сильно это сказывается на тонких проволоках и лентах. Зато фехраль отлично справляется с нагревом глинозёмной, углеродной и содержащей серу среде.

Где применяют фехраль и нихром

Нихромовый сплав является основным элементом нагрева входящим в состав большинства электронагревателей. Его используют для обогрева и подачи высокой температуры в электропечах, промышленных сушках, лабораториях, электроплитах, нагревателях воздуха и т.д. Нихром входит в состав реостатного оборудования. Фехраль же в основном применяется для высокотемпературного нагрева, обжига, закалки и мн. др.

Изготовление нихрома и фехраля

Производство данных сплавов соответствует положениям ГОСТ. Зачастую готовая продукция представлена в виде нитей, проволоки, лент и даже прутков.

Цены на фехраль и нихром

Несмотря на много общих характеристик цена на данные материалы имеет значительные отличия обусловленные расценками на сырье. Железо, которое является основным составляющим элементом фехраля стоит дешевле никеля.

Достоинства фехраля:

Невысокая цена;
Высокое удельное сопротивление;
Жаростойкость;
Возможность длительной эксплуатации при 1400°С.

Достоинства нихрома:

Высокое удельное сопротивление;
Жаропрочность;
Усиленные механические характеристики;
Отлично справляется с цикличным нагревом;
Пластичен;
Не магнитится;
Крипоустойчивый.

При выборе нужного сплава самым важным критерием, определяющим требования к материалу, является температурная нагрузка, среда применения и длительность разовой эксплуатации. Например, для длительной работы при высоких температурах в электропечи подойдет фехраль, а для цикличного нагрева агрессивной среды лучше выбирать нихром.

Источник