Ніхром-дріт: характеристики і області застосування

Сучасна техніка ставить серйозні вимоги до показників відповідності її складових матеріалів реальним умовам роботи. Одним з високотехнологічних сплавів є ніхром. Дріт та прилади, що містять її, відрізняються стійкістю до агресивних обставинам функціонування.

Історія відкриття

Сплав являє собою з'єднання нікелю з хромом, з варіаціями додавання заліза, марганцю, алюмінію, силіцій. Спочатку мав два шляхи зародження. Корені лежать у наукових дослідженнях щодо легування металів і модифікації їх властивостей. Ni і Cr – складові високоякісних корозійностійких і жароміцних сталей.


Як двокомпонентний сплав з нікелю та хрому, він був відкритий в 1906 році в США. Сьогодні застосовуються її різні модифікації, у тому числі трикомпонентні на основі заліза.

Основні властивості

Матеріалом для сучасної нагрівальної техніки побутового і промислового призначення є, безсумнівно, ніхром дріт. Властивості її відповідають найвищим технологічним вимогам.

Питомий електричний опір: в межах 1100-1400 Ом*м

Температура плавлення – близько 1400?С, що дозволяє функціонувати при 800-1100?С. Гранично допустиме значення для роботи залежить від складу. Так, вміст заліза знижує її до 850-900?С, для чистого двокомпонентного вона дорівнює 1100?С.

Щільність: 8000-8500 кг/м 3 .

Висока міцність (? у =650-700 МПа); показники зберігаються в умовах кислотного агресивного середовища і значних температур.

Хороша пластичність разом з показовою твердістю дозволяє виробляти прокатування і волочіння.

Відмінні характеристики

Серед найбільш затребуваною електротехнічної продукції на ринку – дріт ніхром. Питомий опір цього компонента електронагревательной техніки виключно високо, що дозволяє мати широкий попит. Важливою особливістю металу є стійкість його до високотемпературного окислення в нормальних і агресивних умовах. Ключову роль тут грає хром. Елемент утворює на поверхні відповідну оксидну плівку, яка здійснює захисну функцію. Вона ж відповідає за відповідний темний колір матеріалу, який змінюється характерним біло-сірим при механічному зняття окисленого шару. Варто зазначити, що безпосередній контакт з кислотами все ж руйнує його, навіть більше, ніж корозійностійкий вольфрам. Двокомпонентний сплав не має магнітних характеристик. Вони виникають для багатокомпонентних його модифікацій, проте мають ослаблені показники. Ніхромовий дріт відрізняється жорсткістю, не піддається простому силового впливу. Систематизуємо інформацію про те, як визначити ніхром дріт, переважно, як відрізнити її від зовні схожих матеріалів:

Білий колір нового металу, темний – раніше опрацьованого.

Негативна або мінімальна магнитность.

Жорсткість.

Руйнування під дією кислот, стійкість до окислення під впливом високих температур.

Марочна номенклатура

Існуючі марки відрізняються за складом, представляють асортимент сплаву ніхром. Дріт має широке використання, яке визначається індивідуальними властивостями кожного.

1 група – резисторний матеріал: Х20Н80 Х20Н73ЮМ-ВІ, Н80ХЮД-ВІ, Х15Н60.

2 група – метал для нагрівальних елементів побутового та промислового призначення з підвищеними характеристики жароміцності: Х20Н80-Н-ВІ, Х15Н60-Н, ХН70Ю-Н, Х20Н80-Н, ХН20ЮС.

3 група – для роботи при температурах до 900?З: Н50К10 Х25Н20.

При цьому діаметр дроту ніхрому першої групи становить 0009-04 мм, а для другої – 02-75 мм.
«Родичами» є кантали або фехралі – сплави хрому, алюмінію і заліза. Вони характеризуються також високим електричним опором, стійкістю до жару в межах 1250-1400?З, однак меншою надійністю, хоча і невисокою вартістю (Х23Ю5 Х13Ю4 Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5).

Розшифровка марок

Властивості і призначення продукції з ніхрому визначаються її хімічним складом. Розглянемо основні з них.

Х20Н73ЮМ-ВІ: хром – 20%, нікель – 73%, алюміній – 3%, молібден – 15%, марганець – до 03%, титан – до 005%, залізо – 2%, вуглець – до 005%; виплавлений з допомогою вакуумно-індукційного методу;

ХН70Ю-Н: Cr – 27%, Ni – 70%, Al – 3%, Mn – до 03%, Cs – до 003%, Ba – до 01%, Fe – до 15%, C – до 01%; призначений для електронагрівальних елементів;

ХН20ЮС: Cr – 20%, Ni – 20%, Al – 1 %, Zn – до 02%, Ca – до 01%, Si – 25%, Fe – 50%, C – до 008% – для нагрівачів промислових печей.

Види продукції

Вибір будь-якого сплаву, який характеризується якісними технологічними та механічними характеристиками, повинен бути обгрунтованим і регламентованим. Особливо коли мова йде про високу вартість. Таким високотехнологічним і дорогим матеріалом є ніхром дріт. Гост 8803-89127661-90127663-90127664-90 визначає вимоги, особливості маркування і застосування. У відповідності зі стандартами і в залежності від типажу, метал представлений у продажу у вигляді дроту або стрічок, вибір яких залежить від діаметра, перерізу, довжини, особливостей використання.
Відповідний прокат є вихідним для промислового виготовлення стрічкових зигзагів, дротяних спіралей.

Технічні параметри

При виборі продукції з ніхрому важливо враховувати наступні особливості:

номінальна питомий опір;

діаметр, перетин і вага;

фактичний опір і робочі температурні межі в залежності від фізичних параметрів.

Номінальні значення основної параметричної характеристики визначаються ГОСТом і залежать від марки і складу.

Марка



Питомий опір, Ом*м



Х20Н80



1175



Х15Н60-Н



1150-1210



ХН70Ю-Н



1300



ХН20ЮС



1020

Діаметр дроту-ніхрому визначає її перетин, вага мотка і відповідне об'єктивне опір.

Діаметр, мм



Площа перерізу, мм 2



Вага на 100 м, р



Опір, Ом



01



0079



65



127



015



0018



145



55-60



03



007



58



14-15



04



0126



103



8



05



0196



161



5

Таким чином, вага дроту (ніхром) на 100 метрів продукції прямо пропорційний її розмірами, а діаметр і площа перерізу – обернено пропорційні фактичного опору. Робоча температура залежить не тільки від хімічного складу, але і від параметричних характеристик.

Марка



Робоча температура, ?З



діаметр продукції, мм



02



04



10



30



Х20Н80



950



1000



1100



1150



Х15Н60-Н



900



950



1000



1075



ХН70Ю-Н



950



1000



1100



1175



ХН20ЮС



900



950



1000



1050

Діаметр дроту, яка виготовляється виробниками, представляється в межах 005-12 мм, а стрічки – 015-32 мм.

Застосування

Якість завжди виправдовує вартість. Те ж стосується і сплаву ніхром. Дріт та стрічки з цього матеріалу мають широке використання в тих сферах, де будь-які інші метали не змогли б їх замінити. Високий електричний опір, стійкість до окислення, якісні механічні характеристики, в тому числі для агресивних середовищ, високотемпературні умови роботи – все це дозволяє використовувати його в різних сферах. У промисловості:

Термопари металургійних електронагрівальних печей.

Конструкційні елементи для індукційного металлоплавильного обладнання.

Промислові вентиляційні сушіння.

Деталі котлів і теплообмінників.

Електротехнічне виробництво: резистори та реостати.

Деякі електроди для зварювання.

Одножильні та багатожильні дроти.

Є основним конструкційним елементом для всіх сучасних побутових приладів:

Тени в електричних чайниках, бойлерах, кип'ятильники, обігрівачах.

Нагрівальні елементи в фенах, плойках, прасках.

Автомобільні свічки і системи обігріву.

Електронні сигарети.

Мабуть, ціна – єдиний недолік матеріалу ніхром. Дріт двокомпонентного типу нікель-хром буде дорожча. Вміст заліза та зниження кількості нікелю, в свою чергу, регламентують меншу вартість, однак не надають тих можливостей, що Х20Н80. Вибір залежить від технічних потреб. Обираючи продукцію з ніхрому, актуально оперувати інформацією про хімічному складі цікавить марки, її електропровідності і опорі, фізичних характеристиках діаметра, перерізу, довжини. Важливо цікавитися документацією відповідності, а також вміти візуально відрізнити сплав від його «конкурентів». Правильно вибраний матеріал – запорука надійності техніки і технології його застосування.