Проволока фехраль что это - Строительство домов и бань
48 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Проволока фехраль что это

Фехраль проволока: особенности, характеристики и применение

Сплав фехраль производится в виде проволоки, лент, прутков или пластин

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!

Фехраль проволока: особенности, характеристики и применение

Фехралевая проволока изготавливается из сплава хрома, железа, алюминия с добавлением кремниевых и марганцевых присадок. Используется для производства нагревательных элементов бытовых приборов и промышленных электропечей. Преимуществом данного материала является высокая температура плавления и удельное электрическое сопротивление.

Преимущества и недостатки

Фехраль считается идеальным сплавом, выдерживающим температуру до 1450 градусов и обладающим высоким омическим сопротивлением, остающимся неизменным при нагреве (сопротивление проволоки из фехраля равно 5,47 Ом). Подобные характеристики позволяют изготавливать из сплава нагревательные элементы. Проволоке из фехраля присущи и другие достоинства:

  • Небольшой вес.
  • Сохранение антикоррозионных свойств в различных средах.
  • Высокий предел текучести.
  • Доступная цена.
  • Устойчивость к воздействию механических нагрузок.

У фехралевой проволоки имеются недостатки, к числу которых относится хрупкость, что диктует определенные особенности производства проволоки небольшого диаметра и ленты и усложняет процесс изготовления. Никелевые либо аналогичные добавки помогают устранить данный недостаток. Использование специальных присадок повышает стоимость сплава и продукции, выполненной из него.

Маркировка проволоки

Назначение проволоки из фехраля влияет на ее маркировку:

  • H — элементы нагревательных приборов.
  • C — элементы сопротивления.
  • ТЭН — элементы электрических трубчатых нагревателей.

Диаметр фехралевой проволоки представлен в широком диапазоне и варьируется от 0,1 до 10 мм.

Особенности производства

Технология холодной обработки неприменима к сплаву ввиду его хрупкости. Нить вытягивается при помощи энергоемких технологий, что отражается на итоговой стоимости металлопроката. Чаще всего проволока из фехраля производится методом прессования или волочения. Отгрузка материала осуществляется в катушках либо бухтах.

Современная промышленность испытывает значительную потребность в проволоке, изготовленной из фехраля. Продукция обладает доступной стоимостью, неплохими потребительскими свойствами и отличными техническими характеристиками. Фехраль в проволоке медленно, но верно вытесняет с рынка нихром. Сплавы обладают практически идентичными свойствами, однако стоимость фехраля во многом обуславливается добавлением в его состав алюминия, а не дорогостоящего никеля, и диаметром производимого металлопроката.

Производство

Проволока из фехраля изготавливается методом холодной протяжки без предварительного разогрева заготовок. Такой способ позволяет получить холоднотянутую проволоку, которая затем подвергается отжигу, что повышает ее мягкость.

Следующие этапы производства:

  • Поверхность протравливаются с целью очистки от грязи.
  • Проволока наматывается на катушки либо бухты.
  • Готовые изделия маркируются и упаковываются.
  • Продукция отгружается заказчику.

Нить вытягивается по специальной технологии с использованием энергоемкого и высокоточного оборудования, что повышает конечную стоимость тонкой, диаметром до 0,1 мм, проволоки.

Нихром или фехраль?

В сравнении с нихромовыми аналогами фехраль обладает рядом преимуществ:

  • Стоимость фехралевой проволоки в несколько раз ниже.
  • Характеристики проволоки из фехраля Х23Ю5Т лучше, чем свойства нихромовых сплавов: более высокое удельное электросопротивление и низкая плотность. Подобные параметры позволяют при небольшом объеме получить большую тепловую мощность, что позволяет понизить цену продукции и сэкономить материалы.
  • Фехралевая проволока инертна к сере и сернистым соединениям, в отличие от нихрома и изделий из него.

Свойства фехраля

В сравнении с остальными металлическими сплавами фехраль обладает меньшей плотностью — не более 7210 кг/м 3 . Металл плавится при температуре в 1500 градусов и значительно увеличивается в размерах при нагревании. Магнитен за счет большой доли железа в составе, обладает коэффициентом линейного расширения, равным 0,000015 1/K.

Основное свойство, характеризующее сплавы и проволоку из фехраля, это сопротивление электричеству, равное 1,39 мкОм*м. Благодаря данному параметру сплав широко применяется для создания различных нагревательных элементов.

Фехралю присущи определенные антикоррозионные свойства: он устойчив к окислению даже при воздействии серных соединений, что немаловажно для металлургической промышленности.

По твердости сплав фехраля сопоставим с малоуглеродистой сталью. Параметр колеблется от 20 до 25 единиц по шкале Роквелла. Низкая прочность на разрыв — около 735 МПа — приводит к снижению пластичности. Для большинства марок проволоки удлинение на растяжение не превышает 16 %. Хрупкость проволоки во многом зависит от данных свойств. По этой причине фехралевые спирали наматываются после нагрева металла до 300-400 градусов.

Сплав фехраля выдерживает высокие температуры, что позволяет сохранить его свойства при работе до 1400 градусов. Ситуация несколько меняется при температурной нагрузке, то есть включении и выключении нагревателя. Подобные напряжения, накладывающиеся на увеличение объема металла и хрупкость, приводят к появлению трещин.

Это сокращает эксплуатационный срок фехраля в несколько раз в условиях цикличного изменения температуры.

Область применения

Проволока, изготовленная из фехраля, используется при производстве нагревательных элементов, деталей сопротивления и трубчатых нагревателей. Основное направление — производство нагревательных электрических печей разной мощности. Марка используемого сплава фехраля и диаметр проволоки влияют на рабочую температуру печи.

Самым жаростойким считается сплав фехраля Х23Ю5Т. Максимальная температура, до которой разогревается проволока диаметром 6 мм, составляет 1400 градусов.

Фехралевая проволока применяется для производства резистивных элементов для электрического оборудования.

В силу своих свойств и технологических характеристик фехралевые нить и проволока используются в различных областях промышленности, постепенно вытесняя дорогостоящий и уступающий по параметрам нихром.

Фехраль: назначение, характеристики, температура плавления

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.

Читать еще:  Чем спаять латунь с латунью

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.

Общие сведения

Фехраль проволока производится по технологии холодной протяжки. Первый этап – очистка сырья от грязи и окисления. На следующем шаге его подвергают давлению для прессовки в конечную продукцию. После этого его маркируют, наматывают на бухту, и отгружают запакованным на склад. Поскольку готовое изделие обладает повышенной хрупкостью, его необходимо сначала нагреть. И только после этого наматывают на бухту.

Также из фехраля производят ленты, нити, спирали и другие аналогичные поделки. Основа получила свое название благодаря составу: железо, хром и алюминий – основные компоненты. С латинского языка первый элемент записан как феррум.

Нихром также представляет собой сплав, но с концентрированным содержанием хрома и никеля. Он наделен немного другими свойствами. Более подробно будет рассказано ниже.

Марки фехраля

Существует несколько основных видов: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т и Х15Ю. Расшифровка наименований фехраля происходит следующим образом.

«Х23» означает наличие хрома в процентном соотношении 23. «Ю5» обозначает наличие алюминия, соотношение которого 5%. Буква «Т» – титан. Если после нее отсутствует цифра, значит содержание металла ниже 1%.

Вышеуказанные модели являются наиболее востребованными в сфере промышленного производства. Остальные обладают схожими свойствами, но редко приобретаются конечными клиентами.

Свойства фехраля

Конечное изделие имеет следующие свойства:

  • Электрическое сопротивление фехраля больше по сравнению с аналогичными поделками.
  • Из-за высокой концентрации железа, материал наделен свойством магнитности.
  • Удельное сопротивление сплава достигает значение 1,3 Ом·мм²/м, что позволяет использовать его высоконагреваемых сферах производства.
  • Устойчивость к окислительным процессам.
  • Температура плавления – 1450 °C.
  • Сплав выдерживает активные механические нагрузки, устойчив к деформациям.
  • Удельная плотность значительно меньше по сравнению с другими компонентами (7300 кг/м³).

Применение

Область применения фехраля узконаправлено. Решение производится как набор комплектующих для нагревательных элементов. К ним относятся различные домашние бытовые приборы: например, фен или духовка.

Состав также используется на производстве: промышленные печи, лаборатории или другое оборудование, для которого необходимы элементы с сопротивляемостью к высокой температуре.

Еще одна сфера применения продукта – резисторы, который используются в тормозных системах.

Повышенная сопротивляемость к активным химическим веществам, постоянный коэффициент торможения при любом процессе нагревания увеличивают срок эксплуатации конечной поделки.

Компактный размер, благодаря оптимальному значению удельной плотности, позволяет использовать товары в тормозных резисторах.

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/м 3 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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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.

Читать еще:  Лучший клей для пластика намертво

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.

Оцените статью:

Сравнение сплавов фехраль и нихром

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

Химический состав основных марок нихрома и фехраля

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.

Сравнение свойств нихрома и фехраля

Общие физические характеристики

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/см 3 , фехраля меньше – 7,21-7,28 г/см 3 .

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/мм 2 (1000,3 МПа), в то время когда этот же параметр для фехраля марки Х23Ю5Т равен 78 кгс/мм 2 (764.9 МПа), а для марки Х15Ю5 он и того меньше – 75 кгс/мм 2 (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.

Читать еще:  В каком году была изобретена лампочка

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.

Сфера применения

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.

Форма производства (полуфабрикаты)

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.

Стоимость

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.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Сравнение нихрома и фехрали

Фехраль и нихром – это сплавы с высокой выработкой электросопротивления относящиеся к группе прецизионных соединений. Данные материалы используют в производстве нагревателей для электрического оборудования по выработке тепла. Нихром состоит из нескольких химических элементов, где в основном преобладает концентрация никеля и хрома, откуда и произошло название сплава. Фехраль также является результатом смешения нескольких элементов, в его названии использованы первые слога основных составляющих (ферум, хром, алюминий). Полученные соединения выделяются высококачественной переработкой электрической энергии в тепло. Но в силу разного химического состава каждый из представленных сплавов обладает своими уникальными особенностями, о которых мы расскажем далее.

Основные марки фехраля и нихрома и их химическая составляющая

Нихром

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.

Фехраль

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector