Фехраль удельное сопротивление таблица. Нихром-проволока: характеристики и области применения

Фехраль проволока: особенности, характеристики и применение

Фехраль удельное сопротивление таблица. Нихром-проволока: характеристики и области применения

Фехраль – это легированный особо твердый, прецизионный, но достаточно хрупкий сплав на основе железа, дополнительных элементов в виде хрома, алюминия и добавления присадок кремния или марганца. По своему составу он идеален, применяется в работе при высоких температурах, достигающих порядка 1450 градусов, имеет высокое удельное сопротивление 1,3 Ом·мм²/м.

Фехраль производится в виде прутков, проволоки, пластин или лент.

Также следует знать, что проволока, диаметр которой меньше чем 0,5мм правильно называть фехраль нитью.

Современное промышленное производство очень нуждается в проволоки из фехраля. Она имеет низкую стоимость, за счет входящей составляющей в виде алюминия вместо дорогостоящего никеля. При этом отличается высокими техническими показателями и потребительскими характеристиками, которые и позволяют вытеснять на производственном рынке более дорогостоящий сплав – нихром.

Основное назначение фехралевой проволоки – производство нагревательных элементов электропечей и приборов, используемых в быту, а также комплектующих для реостатов, резисторов, фенов. Проволока производится с широким диапазоном диаметральных размеров, которые колеблются в пределах от 0,1 до 10 мм. Готовый продукт поставляется как в катушках, так и мотках.

Помимо высокой температуры плавления и удельного сопротивления, фехралевая проволока имеет ряд других преимуществ:

  • Малый удельный вес
  • Устойчивость к коррозии
  • Высокая стойкость к механическим деформациям и нагрузкам
  • Не большая стоимость
  • Значительно высокий предел текучести
  • Высокая жаропрочность (возможность сопротивления нагрузкам в условиях действия высоких температур.)

Наряду с многочисленными преимуществами проволока из фехраля имеет главный недостаток, связанный с хрупкостью сплава. Этот отрицательный момент достаточно усложняет процесс производства проволоки малых диаметров. Чтобы компенсировать и устранить этот недостаток применяют никелевые или другие схожие присадки, но тем самым стоимость фехралевой проволоки значительно возрастает.

Маркировка проволоки

В зависимости от своего целевого назначения проволока из фехраля имеет следующую маркировку:

  • Н – означает применение в нагревательных элементах различных приборов
  • С – использование для комплектующих элементов сопротивления
  • ТЭН – применение для электронагревателей трубчатого типа.

 Технология производства

Основным и наиболее целесообразным методом изготовления фехралевой проволоки является обработка давлением без предварительного нагрева заготовки, то есть холодная протяжка. Производство происходит с использованием специальных энергоемких технологий на оборудовании с высокой точностью работы, что в конечном итоге значительно повышает себестоимость готового изделия.

Размеры фехралевой проволоки, ее механические характеристики, способ упаковки, значение удельного сопротивления и максимальной рабочей температуры зависят от марки сплава и регламентируются ГОСТом 8803-89 и ГОСТом 12766.1-90.

После прохождения основной технологической операции, на дальнейших этапах проволока подвергается отжигу. Это позволяет сделать ее более пластичной и податливой. Затем, при необходимости, производится очистка поверхности от смазочных веществ или грязи.

На финишном этапе, намотанную в катушки проволоку, маркируют и упаковывают.

 Свойства фехраля

Если сравнивать фехраль с другими схожими сплавами, можно отметить, что она имеет не большую плотность 7210 кг/м3, но достаточно высокую температуру плавления 1500°С. Сочетание этих показателей гарантирует устойчивость к окислению и дает возможность использовать проволоку из фехраля в среде с повышенным содержанием серы, что играет немаловажную роль в металлургической промышленности.

Основной показатель, который позволяет проволоке из фехраля использоваться в качестве разнообразных нагревательных составляющих, является электрическое сопротивление. Его значение достигает 1,39 мкОм*м.

По твердости фехраль имеет схожее значение с малоуглеродистой сталью, которое составляет порядка 25 ед. по Роквеллу. Сплав имеет не высокую прочность на разрыв, порядка 735 МПа, что характеризует ее хрупкость и не высокую пластичность. В связи с этим, проволоку из фехраля наматывают в катушки после предварительного нагрева сплава до температуры 300 °С.

Компания ПАРТАЛ предлагает на выгодных условиях приобрести фехралевую проволоку следующих марок: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т.
Помимо проволоки, широкий ассортимент продукции из фехраля – круги, листы ленты уже есть в наличии, что значительно может ускорить доставку.

Наши высококвалифицированные специалисты готовы проконсультировать вас по любым интересующим вопросам и помогут оформить заявку. Мы готовы сотрудничать не только с оптовыми, но и розничными покупателями. Свяжитесь с нами, мы гарантируем высокое качество и кратчайшие сроки выполнения!

Голосование:

1658

5 декабря 2018

Проволока фехраль что это

Фехраль удельное сопротивление таблица. Нихром-проволока: характеристики и области применения

Основным и наиболее целесообразным методом изготовления фехралевой проволоки является обработка давлением без предварительного нагрева заготовки, то есть холодная протяжка. Производство происходит с использованием специальных энергоемких технологий на оборудовании с высокой точностью работы, что в конечном итоге значительно повышает себестоимость готового изделия.

Размеры фехралевой проволоки, ее механические характеристики, способ упаковки, значение удельного сопротивления и максимальной рабочей температуры зависят от марки сплава и регламентируются ГОСТом 8803-89 и ГОСТом 12766.1-90.

После прохождения основной технологической операции, на дальнейших этапах проволока подвергается отжигу. Это позволяет сделать ее более пластичной и податливой. Затем, при необходимости, производится очистка поверхности от смазочных веществ или грязи.

На финишном этапе, намотанную в катушки проволоку, маркируют и упаковывают.

Свойства фехраля

Если сравнивать фехраль с другими схожими сплавами, можно отметить, что она имеет не большую плотность 7210 кг/м3, но достаточно высокую температуру плавления 1500°С. Сочетание этих показателей гарантирует устойчивость к окислению и дает возможность использовать проволоку из фехраля в среде с повышенным содержанием серы, что играет немаловажную роль в металлургической промышленности.

Основной показатель, который позволяет проволоке из фехраля использоваться в качестве разнообразных нагревательных составляющих, является электрическое сопротивление. Его значение достигает 1,39 мкОм*м.

По твердости фехраль имеет схожее значение с малоуглеродистой сталью, которое составляет порядка 25 ед. по Роквеллу. Сплав имеет не высокую прочность на разрыв, порядка 735 МПа, что характеризует ее хрупкость и не высокую пластичность. В связи с этим, проволоку из фехраля наматывают в катушки после предварительного нагрева сплава до температуры 300 °С.

Компания ПАРТАЛ предлагает на выгодных условиях приобрести фехралевую проволоку следующих марок: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т.
Помимо проволоки, широкий ассортимент продукции из фехраля – круги, листы ленты уже есть в наличии, что значительно может ускорить доставку.

Наши высококвалифицированные специалисты готовы проконсультировать вас по любым интересующим вопросам и помогут оформить заявку. Мы готовы сотрудничать не только с оптовыми, но и розничными покупателями. Свяжитесь с нами, мы гарантируем высокое качество и кратчайшие сроки выполнения!

Фехраль сплав

Появлению на свет фехраль обязан своему «старшему брату» – нихрому. Долгое время нихром полностью удовлетворял промышленность, как материал для электронагревателей. Пока не настал бум металлургии 20 века.

Объемы производства увеличивались изо дня в день. Инженеры стремились максимально уменьшить себестоимость выпускаемых деталей. Одним из таких решений стала замена нихрома более дешевым фехралем, в силу отсутствия у последнего более дорогостоящего никеля в составе.

Общие сведения

Фехраль – сплав, главными компонентами которого являются железо, хром и алюминий. Собственно, и название «фехраль» происходит от первых букв этих металлов (железо на латинском звучит как феррум). Его относят к группе высокоточных сплавов, обладающих повышенным сопротивлением. Разновидность химического состава, физические свойства и форма поставки контролируются ГОСТ 10994-94.

Марки фехраля

Существуют несколько видов фехралей. Наиболее распространёнными являются марки Х23Ю5Т, Х27ЮТ5 и Х15Ю. Расшифровывается данные аббревиатуры следующим образом:

  • «Х» означает хром.
  • «Ю» — алюминий.
  • «Т» — титан.
  • Цифра, стоящая после буквы, показывает процентное содержание этого элемента. Ее отсутствие говорит, что объемная доля компонента составляет 1%.

Это не отображается в названии, но фехраль, помимо названых элементов, содержит небольшое количество марганца (до 0,3%) и кремния (до 0,5%). Они необходимы сплаву для удаления из него растворенных атмосферных газов: азота, кислорода и водорода. Без них значительно уменьшается риск возникновения зональной ликвации – неоднородности сплава по своим свойствам.

Оставшаяся часть химического состава приходится на железо. В среднем это 77-78%. Не стоит также забывать о неизбежных примесях: фосфоре и сере, содержание которых в совокупности не должно превосходить 0,05%.

Так маркируют сплав фехраль в России. Но сплав активно используют и за рубежом. Только обозначают его там иначе. Например, фехраль Х23Ю5Т в европейских странах обозначается как:

Какие же особенные характеристики скрывают все эти аббревиатуры?

Свойства фехраля

Фехраль отличается меньшей плотностью по сравнению со стальными сплавами. Ее значение не превышает 7 210 кг/м3. Плавку металла осуществляют при температуре в 1500 градусов. При нагревании металл значительно увеличивается в размерах. Коэффициент линейного расширения для него составляет 0,000 015 1/К. Магнитен. Причина этому служит весомая доля железа в его составе.

Главной характеристикой, определившей применение фехралевых сплавов, стало их высокое удельное электрическое сопротивление, которое равняется 1,39 мкОМ*м. Именно благодаря этому показателю сплав эффективно используется как материал для разного рода нагревательных элементов.

Фехраль обладает некоторыми коррозионностойкими свойствами. Конечно, он не способен сопротивляться растворению в кислоте и щелочи, но устойчив к окислению, даже при наличии атмосферой соединений на основе серы. А это является немало важным фактором в промышленности.

По твердости фехраль сравним с «сырой» малоуглеродистой сталью. Ее значение колеблется в пределах 20-25 единиц по шкале Роквелла. Прочность на разрыв же составляет около 735 МПа, что несравненно мало.

Как следствие, это ведет к падению пластичности с относительным удлинением на растяжение для большинства марок не превышающим 16%.

Все эти вышеперечисленные факторы создают отличные условия для развития хрупкости.

Поэтому навивку фихралевых спиралей и производят предварительно нагрев их до 300-400 ºC.

Фехраль сплав хорошо держит температуру. Его жаростойкость позволяет сохранять механические свойства при работе до 1400 С.

При температурной нагрузке на выносливость (включение-выключение нагревателя) ситуация выглядит немного иначе.Вмешиваются такие факторы как уже знакомая нам хрупкость и существенное увеличение материала в объёме.

Высокие температурные напряжения накапливаются и вырываются наружу, образуя после себя трещины.

Все это сильно сокращает ресурс фехраля в условиях циклической температурной работе.

Применение

Как уже была заявлено ранее, главным использованием фехралей является изготовление спиралей для тепловых электрических нагревателей. В очень редких случаях их применяют в электротехнике. Итак, фехрали встречаются в следующем оборудовании и приборах:

  • Промышленные и лабораторные печи с температурой нагрева до 1350 ºC.
  • Кухонная и бытовая техника: сушилки, духовки и прочее.
  • В устройствах электронных сигарет.
  • Блоки сопротивления и резисторы.

В целом, сфера применения фехраля такая же, как и у нихрома. Различий здесь Вы найдете мало. А так ли дело обстоит в отношении их свойств?

Сравнение нихрома с фехралем — что лучше

Главные отличия сплавов находятся в их составе: содержание никеля нихромом. Это накладывает следующие особенности на его эксплуатационные и технологические характеристики:

  • Удельное сопротивление нихрома ниже на 15%, а плотность выше на 16%;
  • Нихром дороже в среднем в 3-5 раз;
  • Пластичность фехраля уступает в 2 раза. Это позволяет эффективнее использовать нихром в работе, изготавливая более тонкую спираль для электронагревателей;
  • Лучшая устойчивость нихрома к циклическим температурным нагрузкам. При работе в режиме частого включения-выключения оборудования нихромовая нить прослужит дольше.

Плотность нихромовой проволоки. Нихром-проволока: характеристики и области применения

Фехраль удельное сопротивление таблица. Нихром-проволока: характеристики и области применения

Цель работы: Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки при комнатной температуре.

Приборы и принадлежности: Установка ФПМ 01.

Методика эксперимента

Известно, что сила тока на участке электрической цепи равна I, сопротивление этого участка R и падение напряжения U, на этом участке, связаны законом Ома:

Сопротивление проводника зависит: от материала, из которого изготовлен проводник (от удельного сопротивления ρ), его длины l и площади поперечного сечения S. Эта зависимость представлена соотношением:

R = ρ . (2.27)

Физическая природа электрического сопротивления проводников, в частности металлов, наглядно объясняется на основе классической теории электропроводности металлов, базирующейся на понятии электронного газа. Сопротивление металлов обусловлено столкновениями электронов с узлами и дефектами кристаллической решетки проводника.

Зависимость сопротивления проводников от температуры не может быть объяснена в рамках только классической теории электропроводности металлов. Такое объяснение может быть дано лишь на основе квантовой теории электропроводности металлов, с учетом волновых свойств электронов.

В настоящей работе для определения сопротивления проводников используется установка ФМП 01. На схемах 1 и 2 представлены различные способы подключения вольтметра:

Определение удельного сопротивления проволоки сводится к измерению сопротивления заданного участка проволоки R пр. с помощью амперметра и вольтметра, измерению его длины l и вычислению площади ее поперечного сечения S.

Согласно закону Ома для участка цепи:

Полученное значение сопротивления R представляет собой сумму последовательно соединенных, неизвестного сопротивления R х и сопротивления миллиамперметра R mA:

R = R X + R mA . (2.29)

При параллельном соединении неизвестного сопротивления и сопротивления вольтметра R V , неизвестное сопротивление R X определяется соотношением:

. (2.30)

Таким образом, определив по соотношению (2.28) общее сопротивление электрической цепи R, и зная сопротивления миллиамперметра R mA и вольтметра R V , можно, используя соотношения (2.29) и (2.30), рассчитать неизвестное сопротивление R X для различных схем включения.

Определив неизвестное сопротивление R X , и воспользовавшись соотношением (2.27) можно определить удельное сопротивление проводника:

Длина проволоки lопределяется по линейке прибора, площадь поперечного сечения проволоки диаметром d равна . Расчетная формула для удельного сопротивления примет вид:

Порядок выполнения работы

1. Установить подвижный контакт, с помощью которого изменяется длина нихромовой проволоки, в среднее положение.

2. В таблицу измерений и вычислений занести длину и диаметр проволоки, параметры измерительных приборов, сопротивление амперметра и вольтметра.

3. Включить кнопку “сеть” на лицевой панели прибора. При этом должна загореться индикаторная лампочка.

4. Кнопки на передней панели прибора поставить в положение В-А и схема.1.

5. Ручкой “регулировка тока” установить значение 50 мА.

6. Измерить напряжение, занести показания амперметра и вольтметра в таблицу.

7. Ручкой “регулировка тока” установить значение сначала 100 мА, затем 150 мА.

8. Для каждого случая измерить напряжение, занести показания миллиамперметра и вольтметра в таблицу 2.7.

9. Кнопку на передней панели прибора поставить в положение схема 2.

10. Выполнить пункты 5-8 для схемы 2. Записать в таблицу 2.8.

11. Используя формулы (2.28) – (2.31) вычислить значения удельного сопротивления.

14. Сравнить полученный результат с табличным, сделать вывод по результатам исследования.

Т а б л и ц а 2.7

Измерения и вычисления для схемы 1

Основной материал для изготовления нагревательныхэлементов для электрических печей. Нихром специально разработан для этой цели ипоэтому в максимальной степени удовлетворяет всем .

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, изникеля и хрома, содержание железа в них невелико (0,5-3,0%), чем и объясняетсяих название.

Вторая группа охватывает собой сплавы, содержащие, помимо никеля ихрома, также и железо.

Нихром, являющийся дальнейшим развитием хромоникелевой жароупорной стали, является весьма жаростойким материалом, так как он обладает чрезвычайно прочной защитной пленкой из окиси хромаСr 2 О 3 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, хорошосваривается.

Электрические свойства нихрома также вполне удовлетворительны, он обладает высоким удельным сопротивлением, малым , 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 содержаниеСr 2 О 3 , 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%.

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 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.

  1. Удельное электрическое сопротивление: в пределах 1100-1400 Ом*м.
  2. 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.
  3. Плотность: 8000-8500 кг/м 3 .
  4. Высокая прочность (σ в =650-700 МПа); показатели сохраняются в условиях кислотной агрессивной среды и значительных температур.
  5. Хорошая пластичность вместе с показательной твердостью позволяет производить прокатывание и волочение.

Отличительные характеристики

Среди наиболее востребованной электротехнической продукции на рынке – проволока нихром. 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:
  1. Белый цвет нового металла, темный – ранее проработанного.
  2. Отрицательная или минимальная магнитность.
  3. Жесткость.
  4. 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.

https://www.youtube.com/watch?v=x9g3HvrdVVA

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.

Диаметр проволоки-нихрома определяет ее сечение, вес мотка и соответственное объективное сопротивление.

Таким образом, вес проволоки (нихром) на 100 метров продукции прямо пропорционален ее размерам, а диаметр и площадь сечения – обратно пропорциональны фактическому сопротивлению.

Рабочая температура зависит не только от химического состава, но и от параметрических характеристик.

МаркаРабочая температура, ˚С
диаметр продукции, мм

Диаметр проволоки, изготавливаемой производителями, представляется в пределах 0,05-12 мм, а ленты – 0,15-3,2 мм.

Фехраль: назначение, характеристики, температура плавления

Фехраль удельное сопротивление таблица. Нихром-проволока: характеристики и области применения

В начале двадцатого века металлургическая промышленность испытала небывалый подъем. Объемы производства росли по экспоненте, что стало сказываться на итоговой цене выпускаемой продукции. Чтобы уменьшить расход комплектующих на конечное изделие, было решено заменить нихром другим компонентом – фехралевой основой.

Виды фехралей

Продукция относится к группе сплавов, обладающих повышенным сопротивлением к электричеству.

Фехраль Х23Ю5Т используется в электрическом нагревательном оборудовании, промышленных печах, а также в электронных сигаретах как одна из разновидностей нагревательного элемента. У него высокое электрическое сопротивление, что делает состав уникальным. Максимально возможное значение температуры нагревания – 1450 °C.

Процентное соотношение компонентов: 24% хрома, около 70% железа, до 6% алюминия и немного титана (максимум 0,4%).

Фехраль Х27Ю5Т по своим функциям схож с предыдущим решением, за исключением температуры плавления и других опций. Его порог – 1350 °C, а процентное соотношение: 28% хрома, 6% алюминия и железа 68%.

Третий вариант является более слабым вариантом двух вышеуказанных. Он используется для изготовления резисторов. Его рабочая температура – до 900 °C.

Основные преимущества и недостатки кантала и фехраля

Нагревательные элементы на фехрали обладают рядом преимуществ по сравнения с другими подобными продуктами. Перечислим.

  • Меньший вес готовой продукции, благодаря низкой плотности основы.
  • Проволока из фехралевого элемента наделена высокой прочностью.
  • Способность работать при высоких температурах разрешают использовать поделки в определенных сферах производства.
  • Длительный период эксплуатации решений, произведенных их фехралевого материала.
  • Обладает высокой текучестью.
  • Конечные изделия имеют устойчивость к активному механическому воздействию или перегрузке.
  • Стоимость производства значительно ниже других идентичных предметов за счет того, что один из основных компонентов – алюминий.

Несмотря на большое количество плюсов, компонент характеризуется некоторыми недостатками.

Главный минус сплава – низкий порог гибкости. По этой причине его предварительно нагревают прежде чем сгибать или протягивать. Для понижения коэффициента хрупкости и повышения эластичности состав элемента дополняют никелевыми примесями. Но в этом случае возрастает итоговая стоимость конечной поделки.

Второй недостаток – слабая сопротивляемость циклической обработки нагревания фехраля.

Это объясняется тем, что при нагревании внутри товара происходит активное движение молекул, которое приводит к небольшому увеличению размеров. Когда перестают нагревать, он возвращается к исходному состояние.

Учитывая хрупкость сплава, при постоянных операциях на нем начинают проявляться микротрещины, которые приведут к полному разрушению.

Еще одна слабая сторона фехралевых изделий: они не выдерживает коррозию на протяжении длительного времени.

Конечный продукт будет подвержен процессу окисления. Это объясняется тем, что структура содержит большое количество железа и алюминия: металлы подвержены окислению.

Фехраль часто называют канталом. Это связано с тем, что компания «Кантал» в свое время сосредоточилась на выпуске проволоки, лент, спиралей и других аналогичных решений на основе фихралевого сплава. Соответственно, кантал стало именем нарицательным для товаров компании.

Каждый пользователь самостоятельно выбирает какой термин лучше использовать: кантал или фехраль.

Основные преимущества и недостатки нихрома

Расскажем про плюсы поделок, которые были произведены на основании нихрома. Они схожи с фехралем, но есть некоторые отличия.

  • Способен эффективно использоваться в высоконагревательных средах.
  • Благодаря составу компонентов, продукция спокойно выдерживает несколько циклов процедуры нагревания.
  • Повышенная эластичность позволяет использовать материал без дополнительного нагревания.
  • Максимальное значение сопротивления к электричеству – 1,1 Ом×мм²/м.
  • Структура элемента содержит компоненты, которые мало подвержены окислительным процессам.
  • Рабочая температура равняется 1100 °C. Если же основной компонент железо, то значение снижается до 800 °C.
  • Поскольку в составе содержится минимальное количество железа или оно полностью отсутствует, то функция магнитности почти нулевая.
  • Большой запас прочности позволяет нихрому выдерживать влияние кислотно-агрессивной среды.

Главный недостаток основы в том, что она дорогая в производстве. Существуют более бюджетные варианты, например, фехраль.

Также изделие обладает высокой плотностью (8500 кг/м3), что сказывается на его тепловыводимости. По сравнению с фехралевым комплектом, оно гораздо ниже.

Проведем сравнительный анализ двух основ

Чем отличаются нихром и фехраль?

Рассмотрим параметры каждого сплава и опередим, что же лучше – фехраль или нихром.

  1. Фехраль имеет удельным сопротивлением: 1,3 Ом×мм²/м против 1,1 Ом×мм²/м. Это означает, что он гораздо более устойчив к электричеству по сравнению с нихромом.
  2. Удельная плотность нихромового состава принимает более высокое значение по сравнению с фехралевыми элементами: 8500 кг/м3 против 7300 кг/м³. Соответственно, фехраль гораздо более эффективен в производстве.
  3. Соединения с высокой концентрацией нихрома гораздо более пластичны. Это позволяет использовать его для создания гибких и эластичных изделий в нагревательных элементах;
  4. Сопротивление высоким температурам у фехралевого элемента выше, а значит для промышленного производства он более востребован.
  5. Нихромовая основа способен выдержать циклический процесс нагревания, в то время как фехраль разрушается после первых запусков.
  6. Наличие железа и алюминия в структуре фехраля, делает его слабоустойчивым к окислительным процессам. Альтернатива обладает повышенной стойкостью.
  7. Стоимость изготовления фехраля в несколько раз ниже, чем нихрома. Это объясняется тем фактом, что первый компонент содержит алюминий, стоимость которого значительно ниже никеля. Таким образом, многие промышленные предприятия переходят на использование фехраля в конечных продуктах.

Используя вышесказанную информацию, становится понятным, почему фехралевые основы постепенно вытесняет нихромовые основы.

В статье было приведено описание сплава фехраль, который используется в нагревательных домашних приборах, а также на промышленном производстве. Рассказано о его достоинствах и недостатках, области применения и особенности материала.

Также был проведен сравнительный анализ между нихромом и фехралем. Перечислены сильные и слабые стороны каждого.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сравнение сплавов фехраль и нихром

Фехраль удельное сопротивление таблица. Нихром-проволока: характеристики и области применения

Калькулятор металлопроката

В статье сравниваются прецизионные сплавы нихром и фехраль. Сравнение осуществляется в части химического состава, свойств, применения и стоимости материалов.

Особую группу прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением составляют так называемые сплавы нагрева: нихромы и фехрали, широко используемые для изготовления нагревательных элементов электротермического оборудования.

Нихром (Ni-Cr и Ni-Cr-Fe) получил свое название из-за высокой концентрации никеля («ни») и хрома («хром») в составе, а фехраль (Fe-Cr-Al) назван по первым буквам основных элементов («фе», «хр», «аль»).

Несмотря на аналогичную направленность применения, из-за существенного различия в химических составах, нихром и фехраль обладают разными качественными характеристиками, о которых мы расскажем в этой статье.

Рисунок 1. Сравнение сплавов фехраль и нихром

Базовый химический состав нихрома содержит около 55-80% никеля (Ni), 13-23% хрома (Cr), до 1,5 марганца (Mn), плюс незначительное количество примесей. Разделяют два типа нихромов – нежелезистый (в котором присутствует не более 1,5% железа) и железистый (содержащий до 75% никеля, 13-18% хрома и до 5-6% железа).

Нихром марок Х20Н80 (Х20Н80-Н) и Х15Н60 (Х15Н60-Н)
Популярная марка нихрома Х20Н80 относится к нежелезистому типу, и в соответствии с ГОСТ 10994-74 имеет в своем составе 20-23% хрома (Cr), 75-80% никеля (Ni).

Остальную часть сплава Х20Н80 занимают до 1,5% железа (Fe), до 0,9-1,5% кремния (Si), до 0,7% марганца (Mn), менее 0,3% титана (Ti), 0,2% алюминия (Al) и 0,1% углерода (C), плюс ничтожно малое количество фосфора (P) и серы (S).

Марка нихрома Х15Н60 относится к железистому типу сплава и потому концентрация железа по ГОСТу в его составе достигает 5-6%, при 55-61% никеля (Ni) и 15-18% хрома (Cr).

В роли главного компонента нихрома выступает никель (Ni), которым определяются ключевые технологические свойства материала. В связи с этим, на основе марки Х20Н80 была создана «улучшенная» модификация сплава, для обозначения которой в конце буквенно-цифрового кода была добавлена буква «Н».

Получилось Х20Н80-Н. В соответствии с ГОСТом объем хрома (Cr) в сплаве марки Х20Н80-Н остался прежним, а количество никеля (Ni) немного увеличилось за счет сокращения объема остальных компонентов, плюс было добавлено 0,2-0,5 циркония (Zr).

Марку нихрома Х15Н60-Н создали точно по такому же принципу.

Фехраль

В базовой компоновке химических элементов фехраль содержит до 70-72% железа (Fe), 12-27 % хрома (Cr), 3,5-6% алюминия (Al), до 1% кремния (Si), 0,7% марганца (Mn), плюс незначительное количество легирующих добавок в виде циркония (Zr) и титана (Ti). Фехраль имеет множество марок, как отечественных, так и международных, позволяющих подобрать оптимальный сплав под самые разные цели и условия эксплуатации.

Фехраль марок Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5
Рынок России и СНГ сегодня ориентирован на фехраль трех отечественных марок: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т и Х15Ю5, демонстрирующих стабильность физических характеристик при высоких температурах, в том числе и в агрессивных средах.

В число наиболее востребованных марок входит фехраль Х23Ю5Т (зарубежные аналоги Kanthal A-1, GSSY). В соответствии с ГОСТ 10994-74 сплав марки Х23Ю5Т содержит около 70% железа (Fe), 22-24% хрома (Cr) и 5-5,8% алюминия (Al).

В оставшуюся часть входят до 0,6% никеля (Ni), до 0,5% титана (Ti), кремния (Si) и углерода (C), до 0,3% марганца (Mn), а также крайне небольшое количество кальция (Ca), церия (Ce), фосфора (P) и серы (S).

Фехраль марки Х15Ю5 (зарубежный аналог Aluchrom W) отличается повышенным содержанием железа (до 77-78%) и уменьшенным объемом хрома (13,5-15,5%), что делает сплав более прочным и менее хрупким.

Остальные химические элементы содержатся в сплаве Х15Ю5 в пределах традиционных для фехралей пропорций: 4,5-5,8% алюминия (Al), до 0,6-0,7% кремния (Si), никеля (Ni), марганца (Mn), титана (Ti), плюс сотые доли процента фосфора (P), серы (S), углерода (C), кальция (Ca) и церия (Ce).

Следует также упомянуть фехраль марки Х27Ю5Т со сравнительно высокой концентрацией хрома (до 28%), который редко сегодня выпускается и постепенно замещается более современными аналогами.

Нихром и фехраль объединяет высокое удельное сопротивление, величина которого практически не изменяется при повышении температуры сплавов. Для нихрома значение номинального удельного сопротивления зависит от диаметра нагревателя.

Например, для проволоки Ø > 3,0 мм оно равно 1,07-1,18 мкОм·м, для Ø 0,5-3,0 мм – 1,06-1,16 мкОм·м, а для проволоки Ø 0,1-0,5 составляет 1,03-1,13 мкОм·м. Для фехраля марки Х23Ю5Т величина удельного сопротивления равна 1,34-1,45 мкОм·м, а для марки Х15Ю5 – 1,24-1,34 мкОм·м.

Температура плавления нихрома – 1400°C, фехраля – 1500°C. Удельный вес нихрома больше – 8,40 г/см3, фехраля меньше – 7,21-7,28 г/см3.

Прочность при комнатной температуре

Пластичность нихрома при комнатной температуре (относительное удлинение или поперечное сужение проволоки) составляет не менее 20%, что выше пластичности фехраля, которая для марки этого сплава Х15Ю5 равняется 16%, а для марки Х23Ю5Т всего 10%.

Временное сопротивление разрыву нихромовой проволоки в среднем составляет 102 кгс/мм2 (1000,3 МПа), в то время когда этот же параметр для фехраля марки Х23Ю5Т равен 78 кгс/мм2 (764.9 МПа), а для марки Х15Ю5 он и того меньше – 75 кгс/мм2 (735.5 МПа).

Твердость нихрома равняется 140-150 HB, но фехраль еще более тверд, а потому более ломок на извив: Х23Ю5Т – 200-250 HB, Х15Ю5 – 150-200 HB, ведь чем больше в сплаве хрома, тем больше его хрупкость.

Этим объясняется тот факт, что нормальная навивка фехралевой проволоки возможна только при ее нагреве свыше 300°C, иначе она будет ломаться.

Для навивки нихрома предварительного нагрева не требуется, даже при комнатной температуре он навивается ровно и плавно, без образования микротрещин и разрывов.

Прочность при максимальных температурах на воздухе

Фехраль (проволока Ø > 6 мм) может работать на воздухе при очень высоких температурах от 1000°C (Х15Ю5), до 1400°C (Х23Ю5Т), но в таком температурном режиме материал становится нестабильным, не выдерживает резких динамических нагрузок.

Незначительные присадки редкоземельного церия (Ce) и щелочноземельного кальция (Ca) повышают срок службы фехраля до момента перегорания. Нихром (проволока Ø > 6 мм) отличается большей жаропрочностью и сохраняет стабильность своих механических параметров при температурах от 1125°C (Х15Н60-Н) до 1200°C (Х20Н80 и Х20Н80-Н).

В связи с этим нихром имеет большее количество циклов включения-выключения нагревательных элементов до их перегорания.

Стойкость к окислению при рабочих температурах

Высокое содержание никеля в нихроме не способствует интенсивному окислению поверхности нагревателя. При нагреве нихром покрывается лишь тонкой защитной пленкой окиси хрома, что делает сплав менее стойким, особенно в SO2 – и SO3 – содержащих средах. Скорость окисления нихрома растет только по мере повышения давления кислорода в электропечи.

Что касается фехраля, то большое количество железа и наличие алюминия в его составе обуславливает повышенную окисляемость сплава с активным образованием плотного поверхностного защитного оксидного слоя.

С одной стороны он затрудняет эксплуатацию тонких проволок и лент, но с другой стороны, сплав становится еще более устойчивым в контакте с высокоглиноземистой керамикой, в серо- и углеродосодержащих средах.

Основное направление применения нихрома – изготовление нагревательных элементов повышенной надежности для электропечей обжига и сушки промышленного и лабораторного назначения, для водо- и воздухонагревательных систем, для электроплит, нитей испарителя электронных сигарет и т.д.

Нихром используется для производства реостатов, высокоомных сопротивлений малой и средней мощности, для соединителей в электронике.

Фехраль, в свою очередь, применяется для создания нагревателей высокотемпературного электротермического оборудования, способного осуществлять нагрев до 1400°C, в том числе для работающих в высокоглиноземной керамике и серосодержащей среде.

Нихром и фехраль выпускаются в соответствии с ГОСТом на данный тип продукции, главным образом в форме холоднотянутой нити на катушках от 0,012 до 0,09 мм и проволоки в бухтах диаметром от 0,1 до 10 мм. Наряду с этим производятся полуфабрикаты в виде кругов, плющеной и холоднокатаной ленты, горячекатаного прутка мерной и немерной длины.

На современном рынке фехраль дешевле нихрома как минимум в 3-5 раз из расчета цены за килограмм полуфабриката. Это объясняется тем, что стоимость никеля, который является базовым элементом нихрома, на порядок превосходит стоимость железа – основу фехраля.

Между тем, делая ставку на более дешевый сплав, многие не учитывают условия его работы в комплексе: максимальную температуру нагревательного элемента, время беспрерывной работы, количество включений-выключений и т.п.

В результате, купленный в целях экономии дешевый нагреватель быстро изнашивается, его приходится многократно менять, а, в конце концов, суммарные издержки превосходят стоимость дорогостоящего изделия.

Специалисты рекомендуют при выборе сплава, в первую очередь, ориентироваться не на цену, а на его физические и химические характеристики, максимально отвечающие тем или иным задачам. Это позволит оптимизировать выбор материала нагревателя и получить не сиюминутную, а настоящую выгоду в процессе его эксплуатации.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.