Нихром, его свойства и область применения. Свойства нихромовой проволоки и ее применение Заменитель нихромовой проволоки

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

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

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

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

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

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

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

Характеристики нихромовой проволоки

Проволока нихромовая.

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

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

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

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

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

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

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

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

Сферы применения нихромовой проволоки

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

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

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

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

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

Нихромовая проволока: критерии выбора

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

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

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

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

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

Пайка нихрома

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

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

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

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

Как распознать нихром?

Так выглядит нихромовая нить.

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

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

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

Физические свойства

• удельное электрическое сопротивление - 1,05÷1,3 Ом·мм²/м (в зависимости от марки сплава)
• плотность - 8200-8500 кг/м³
• температура плавления - 1100-1400 °C
• рабочая температура - 800-1100 °C
• удельная теплоемкость - 0,45 кДж/(кг·К) при 25 °C
• предел прочности при растяжении - 0,65-0,70 ГПа

Применение

Нихром обладает высокой жаростойкостью в окислительной атмосфере (до 1250 °C), высоким удельным электрическим сопротивлением (1,05-1,4 Ом·мм²/м), имеют минимальный температурный коэффициент электрического сопротивления . Он имеет повышенную жаропрочность , крипоустойчивость, пластичность , хорошо держит форму. Нихром - дорогостоящий сплав, но, учитывая его долговечность и надёжность, цена не представляется чрезмерной.

Нихром широко используется:

• для изготовления нагревательных элементов в высокотемпературных электропечах, печах обжига и сушки, различных электрических аппаратах теплового действия;
• в качестве жаропрочного (жаростойкого) сплава и химически стойкого сплава в определенных агрессивных средах;
• в деталях, работающих при высокой температуре, резисторных элементах, реостатах ;
• в качестве подслоя и жаростойкого покрытия при газотермическом напылении .

Высокая пластичность нихрома позволяет подвергать его сварке, точению, волочению, штамповке и другим видам механической обработки.

Международные названия нихромов

Нихром Х20Н80 - Cr 20 %, Ni 80 %. Удельное сопротивление - 650 Ohms/cmf , температура плавления - 1200 °C.

Аналоги: NiCr80/20, Ni80Cr20, Chromel A, N8, Nikrothal 8, Resistohm 80, Cronix 80, Nichrome V, HAI-NiCr 80, евронихром.

Нихром Х15Н60 - Ni 60 %, Cr 16 %, Fe 24 %. Удельное сопротивление - 675 Ohms/cmf, температура плавления - 1390 °C.

Аналоги: NiCr60/15, Ni60Cr15, Chromel C, N6, Nikrothal 6, Nikrothal 60, Cronifer II, Alloy C.

Сплав Х20Н80

Нихром Х20Н80 - сплав нихрома следующего состава: (73-78 %); (19-21 %); (1 %); (0,7 %); остальное . Иногда сплав легируют редкоземельными металлами для достижения более высокой продолжительности работы.

Нихром Х20Н80, особенно проволока являются самым ликвидным сортаментом нихрома. Нихромовая лента и полоса остаются менее продаваемыми, по сравнению с проволокой, но более востребованы нежели прутки и листы. Принято считать, что в марке Х20Н80 около 20 % хрома и 80 % никеля, но это не совсем соответствует ГОСТ, допускающим микролегирование прецизионных сплавов для улучшения их потребительских характеристик.

Примечания

Ссылки

• Нихром - статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
• ГОСТ 10994-74. Сплавы прецизионные. Марки . Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 7 сентября 2009. . (см. также ГОСТ)
• Мальцев И. М. Технология триботехнических ленточных электроспеченных порошковых материалов // Международный научно-технический журнал . - 2003. - № 1. - С. 60-66.
• Пятин Ю. М. и др. Материалы в приборостроении и автоматике. - 2-е изд. - "Машиностроение", 1982. - 528 с.
• Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии . - 2-е изд. - М .: Редакция химической литературы, 1938. - С. 170-171.
• Кудрявцев И. В. Материалы в машиностроении. Выбор и применение / Химушкин Ф.Ф., Жуков Л.Л. и др.. - М .: "Машиностроение", 1968. - Т. 3 (Специальные стали и сплавы). - С. 304-319. - 448 с. - 30 000 экз.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Нихром" в других словарях:

Нихром … Орфографический словарь-справочник

- (от никель и хром) сплавы Ni (основа) с Cr (15 30%), легируемые Si (до 1,5%), Al (до 3,5%), микродобавками редкоземельных элементов. В ферронихромах часть Ni заменена Fe (св. 20%). Высокие жаростойкость и удельное электрическое сопротивление.… … Большой Энциклопедический словарь

Сущ., кол во синонимов: 2 сплав (252) ферронихром (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

нихром - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN nichrome … Справочник технического переводчика

нихром - сплав никеля с хромом … Словарь сокращений и аббревиатур

Нихром - – общее название группы жаростойких сплавов никеля (65 80%) с хромом (кроме того в состав нихрома могут входить кремний, алюминий, микродобавки редкоземельных металлов).Благодаря сочетанию высоких жаростойкости и электрического… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

НИХРОМ - хромоникелевый сплав, содержащий 65 80% никеля, 15 30% хрома, иногда с добавками кремния, алюминия; обладает высокими жаростойкостью и удельным электрическим сопротивлением. Применяется для изготовления реостатов и различных нагревательных… … Большая политехническая энциклопедия

Нихром - хромоникелевый сплав (65 80% Ni, 15 30% Cr, иногда с добавками Si, Al и других элементов), характеризующийся высокими жаростойкостью и удельным электрическим сопротивлением. Применяют для изготовления нагревательных элементов в… … Энциклопедический словарь по металлургии

Общее название группы жаростойких сплавов никеля (65 80%) с хромом (15 30%). Впервые Н. запатентован в 1905 А. Маршем в США. В разных странах выпускается большое число разновидностей Н., легируемых, как правило, Si (до 1,5%), Al (до 3,5%) … Большая советская энциклопедия

А; м. Сплав никеля и хрома, обладающий высокой жаростойкостью и удельным электрическим сопротивлением (применяется для изготовления нагревательных элементов). ◁ Нихромовый, ая, ое. * * * нихром (от никель и хром), сплавы Ni (основа) с Cr (15 30%) … Энциклопедический словарь электронная книга

Нихром — сплав, состоящий из следующих элементов: Ni (55-78%); Cr (15-23%); Mn (1,5%); остальное Fe. Удельное сопротивление нихрома 1,0-1,1·10 6 Ом·м, плотность — 8200-8500 кг/м3, температура плавления — 1100-1400 °C. Нихром обладает высокими рабочей температурой (до 1100 °C) и механической прочностью (предел прочности при растяжении 0,65-0,70 ГПа). Данный сплав хрома и никеля используется для изготовления нагревательных элементов лабораторных и промышленных электрических печей, плиток, паяльников.

Химический состав нихрома (Х20Н80, Х15Н60). Прокат нихрома.

По ГОСТ 10994-74 химический состав нихрома Х20Н80 : содержание хрома Cr 20,0-23,0%, никель Ni — остальное, железо Fe — не более 1,5%, алюминий Al — не более 0,20%, титан Ti — не более 0,30% и.т.д. В сумме эти элементы вместе с хромом по максимуму набирают 27,35%. В нихроме Х15Н60 по ГОСТу содержание никеля 55,0-61,0%.
Нихром: проволока , лента , круг, лист. Особое распространение получил нихром в виде проволоки Х20Н80 разных размеров.

Применение нихрома

Нихром используется в электронагревателях печей для всех отраслей промышленности, бытовых приборов и аппаратов теплового действия. Широко используется в высокотемпературных электропечах, печах обжига и сушки, различных электрических аппаратах теплового действия. Применяется в качестве нагревательных и резисторных элементов. Обладает повышенной жаропрочностью, крипоустойчивостью, пластичностью и стабильностью формы. Также нихром используется в качестве жаропрочного (жаростойкого) сплава и химически стойкого сплава в определенных агрессивных средах.
В частности нихром марки Х20Н80 является материалом для нагревательных элементов промышленных электропечей и различных электронагревательных устройств. Рекомендуется применять для нагревателей электротермического оборудования повышенной надежности. Нихром Х15Н60 применяется для изготовления тех же изделий, что и Х20Н80 , а также используется в изделиях электронной техники и при создании непрецизионных резисторов.