Фехраль и нихром в чем разница?

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.

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).

Читайте также  Наборы бит для шуруповерта какие лучше?

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.

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

Нихром и Фехраль: характеристика сплавов и их различия

Содержание

Нихром и Фехраль – это группа прецизионных сплавов, которые характеризуются высоким электрическим сопротивлением. Этим обусловлено их основное применение – производство нагревательных элементов для электрометрического оборудования. Однако, несмотря на отношение к одной группе сплавов и аналогичное практическое применение, эти материалы имеют различия в химическом составе и в физических и механических свойствах.

Нихром: описание и характеристики

Нихром (Nichrom) – общее название группы сплавов, которые в своем химическом составе имеют высокий процент содержания никеля (Ni) и хрома (Cr), отсюда и название. В зависимости от необходимости улучшить те или иные механические свойства помимо никеля и хрома могут быть добавлены другие элементы, например, железо, алюминий, кремний или марганец.

Читайте также  Матрица в производстве что это?

Различают два основных типа нихромов:

  • Нихром-80 (Nichrome 80) или нежелезистый – прецизионный сплав, в химическом составе которого 80% никеля и 20% хрома (Ni-Cr);
  • Нихром-60 (Nichrome 60) или железистый – прецизионный сплав, в химическом составе которого 60% никеля, 16% хрома и 24% железа (Ni-Cr-Fe).

Отличаются эти два типа нихрома процентным соотношением никеля/хрома и присутствием в химическом составе последнего железа, что влияет на показатели удельного сопротивления. Среди самых востребованных марок Нихрома — Ni80Cr20, Ni70Cr30, Ni60Cr15, Ni40Cr20, Ni30Cr20 и Ni20Cr25.

Основные свойства нихрома:

  • максимальная рабочая температура – 1100 0 С; температура плавления нихрома – 1100 0 С-1400 0 С;
  • устойчивость к агрессивным средам;
  • отличные показатели пластичности и крипоустойчивости;
  • высокая жаропрочность в окислительной атмосфере (до 1250 0 С);
  • низкий температурный коэффициент расширения;
  • отличная свариваемость;
  • высокое удельное сопротивление;
  • коррозионостойкость и долговечность.

Стоит отметить, что нихромовые изделия отлично проводят тепловую энергию, поэтому из марок нихромов изготавливают проволоку, прутки, ленты, полосы, нагревательные спирали.

Этот металлопрокат применяют в:

  • производстве нагревательных элементов в электропечах, печах для обжига, аппаратов для выжигания;
  • промышленных вентиляционных сушках;
  • котлах и теплообменниках;
  • изготовлении электрических проводов;
  • производстве деталей, которые эксплуатируются при высоких температурах, например, реостаты;
  • изготовлении электронных сигарет.

Фехраль: описание и характеристики

Фехраль (Fecral) – сплав, в химическом составе которого основными компонентами выступают железо (Fe), хром (Cr) и алюминий (Al), отсюда и название. Чаще всего процентное содержание элементов в составе сплава такое: Fe – 5,0-5,5%, Cr – 12,0-15,0%, Al – 3,5-5,5%, также возможно присутствие в составе марганца, кремния и титана.

Самые востребованные марки Фехрали — FeCrAl 125, FeCrAl 135, FeCrAl 140, FeCrAl 145 и FeCrAl H.

Очень часто Фехраль называют Канталом. В принципе, это один и тот же сплав – FeCrNi, вот только Кантал (Kanthal) – это зарегистрированное название производителем проволоки из сплава фехраля.

Самыми популярными являются три типа Кантала:

  • Kanthal D – сплав, в химическом составе которого 4,8% алюминия;
  • Kanthal A – сплав, в химическом составе которого 5,3% алюминия;
  • Kanthal A-1 – сплав, в химическом составе которого 5,8% алюминия.

Различие в процентном содержании алюминия в химическом составе сплавов немного влияет на удельное сопротивление.

Также можно встретить такие названия фехраля, как: еврофехраль, мегапир, Aluchrom, Resistohm.

Основные свойства фехраля:

  • максимальная рабочая температура — 1400 0 С; температура плавления фехрали – 1500 0 С;
  • высокое удельное электрическое сопротивление;
  • стойкость к повышенным поверхностным нагрузкам;
  • устойчивость к окислению в условиях атмосферы на основе серы;
  • высокая жаростойкость и устойчивость к окислению на воздухе;
  • отличная пластичность и способность долго держать форму;
  • долговечность.

Из марок фехраля изготавливают проволоку, прутки, ленты, пластины, нагревательные спирали.

Этот металлопрокат применяют в:

  • производстве нагревательных элементов в мощных промышленных и лабораторных печах;
  • производстве резисторов электровозов и моторвагонных подвижных составов;
  • производстве бытовой технике: сушилки, духовые печи и т.д.;
  • изготовлении резисторов и блоков сопротивления;
  • изготовление электронных сигарет.

Нихром и Фехраль: в чем разница сплавов

Основное отличие сплавов – химический состав, а именно содержание никеля в Нихроме и его отсутствие в Фехрале.

Этим объясняется отличие механических и физических свойств сплавов:

  • удельное сопротивление фехраля немного выше, чем удельное сопротивление нихрома;
  • нихром более устойчив к циклическим температурным нагрузкам;
  • нихром нагревается и остывает быстрее фехраля;
  • пластичность фехраля приблизительно в 2 раза ниже, чем у нихрома;
  • у нихрома коэффициент излучения при окислении выше;
  • нихром – немагнитен и пригодет к применению при низких температурах, а фехраль теряет свои магнитные свойства только при температуре выше 600 о С;
  • фехраль более тугоплавкий и твердый сплав, а значит, более ломкий на извив;
  • стоимость нихрома выше, чем стоимость фехраля.

Оба сплава обладают отличными свойствами, выбор зависит от сферы применения изделия и поставленной задачи.

Купить Нихром (Nichrom) или Фехраль (Fecral) вы можете в компании ЕМК. Мы поставляем качественные материалы ведущих европейских производителей, что подтверждается соответствующей документацией.

Нихром или фехраль

Марки и химический состав

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

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

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

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

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

Сравнение нихрома и фехраля

Физические характеристики

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

Прочность в состоянии покоя (без нагревания)

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

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

Прочность при нагревании

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

Стойкость к окислительной среде

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

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

Где применяют фехраль и нихром

Изготовление нихрома и фехраля

Цены на фехраль и нихром

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

Достоинства фехраля:

  • Невысокая цена;
  • Высокое удельное сопротивление;
  • Жаростойкость;
  • Возможность длительной эксплуатации при 1400°С.
Читайте также  Скважинные насосы какой марки выбрать?

Достоинства нихрома:

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

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

Сравнение сплавов: Нихром основа никель (Ni) и фехраль основа железо (Fe)

Фехраль и нихром: сопоставление сплавов

Сплавы фехраль и нихром достаточно похожи, но по мнению многих мастеров, предпочтению следует отдать нихрому. Фехраль и нихром относятся к группе прецизионных сплавов, то есть обладают точно определенными показателями. Хоть и один, и другой из вышеуказанных сплавов имеет значительную ценность для промышленности в силу свойственных ему качеств, имеются отличия, влияющие на «выполнение» поставленных перед ними задач.

Так, к примеру, фехраль считается хрупче, чем нихром, поскольку в его составе отсутствует никель (Ni), который имеет свойство повышать прочность и живучесть сплава в часах.

Фехраль – сплав железа, хрома и алюминия

Фехраль прецизионный сплав на основе железа (Fe). В его составе также присутствует хром (Cr) и алюминий (Al). Кроме того, в незначительной процентной доле присутствуют и некоторые другие элементы.

Данный сплав может иметь несколько видоизмененных составов и, соответственно, марок. Самыми распространенными являются фехраль Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, а также Х15Ю5.

Как было сказано ранее, самым весомым компонентом является железо (Fe). Оно составляет около 70 % в Х23Ю5Т и 66 % в Х27Ю5Т.

Цена фехраля ниже, чем нихрома, именно за счет высокого содержания железа. Элемент (Fe) ухудшает некоторые характеристики сплава.

Следующим компонентом является хром (Cr). Его содержание 23-25 % и 27-28 % соответственно.

Алюминий (Al) в Х23Ю5Т и Х27Ю5Т содержится практически в равных количествах – от 5 % до 6 %.

Марка фехраля Х15Ю5 отличается повышенным содержанием железа (Fe), близко 80 % и уменьшеным содержанием хрома (Cr) – от 13 % до 15 %.

Благодаря этому сплав обретает прочность, но не настолько большую, как у нихрома. Процентная доля алюминия сильно не отличается от других марок, он составляет не более 6%, не менее 4 %.

Во всех марках фехраля также содержится никель (Ni), титан (Ti), кремний (Si), марганец (Mn) и углерод (C). Их доля составляет до 1 %. А также в совсем малых количествах содержится кальций (Ca), церий (Ce), фосфор (P) и сера (S).

Плюсы и минусы фехраля

Представленный сплав, основными компонентами которого являются железо, хром и алюминий, имеет свои достоинства и недостатки.

Достоинства:

  • низкая электропроводимость;
  • дешевле, чем нихром;
  • имеет высокую рабочую температуру (до 1400 °С);
  • хорошая жаростойкость.

Недостатки:

  • слишком хрупкий и недолговечный;
  • сильно магнититься (вызвано большим содержанием железа);
  • подвержен окислению;
  • навивка возможно только в нагретом состоянии.

Нихром – сила никеля

Нихром также входит в группу прецизионных сплавов. В основном состоит из никеля (Ni), а также из хрома (Cr).

Примерная процентная доля каждого элемента в данном сплаве: никеля (Ni) 55-80 %, хрома (Cr) 15-23 %, марганца (Мn) не более 2 %. Также совсем малую процентную часть занимают кремний (Si), титан (Ti), алюминий (Al) и углерод (C), еще меньшее количество содержится фосфора (P) и серы (S).

Нихром тоже имеет несколько марок, в зависимости от изменений состава. Так, широко используются такие нихромовые марки как Х20Н80 или Х15Н60.

Под «Х» подразумевается хром, цифры сразу после этой буквы – процентная доля хрома, соответственно. Так точно «Н» – это процентное содержание никеля. А также есть марки с добавками циркония (Zr) – нихром Х20Н60-Н и Х15Н60-Н.

Кстати, в названии марки зачастую может скрываться способ создания сплава. К примеру, в названиях Нихром Х20Н80-ВИ и нихром Х15Н60-ВИ подразумевается, что ВИ – это вакуумно-индукционное изготовление сплава.

Плюсы и минусы нихрома

Достоинства сплава:

  • низкая электропроводимость;
  • не магнитен, в отличии от фехраля;
  • устойчив к деформации;
  • имеет отличные механические свойства;
  • жаростойкий.
  • предельная рабочая температура до 1100-1400 °С

Недостатки сплава:

  • достаточно высокая стоимость.

Фехраль и нихром: физические свойства

Представленные сплавы имеют специфические физические качества. Плотность фехраля составляет 7,2 г/см3, нихрома — 8,4 г/см3.

Удельное сопротивление равно 1,2-1,3 мкОм·м и 1,0-1,1 мкОм·м соответственно.

Фехраль ферромагнитен, а нихром немагнитен.

Удельная теплоемкость фехраля 0,48 °С, а нихрома 0,44 — 0,46 °С. Твердость составляет 200-250 единиц и 140-150 единиц соответственно.

Предельная температура плавления фехраля – 1500 °С, нихрома – 1400 °С.

История сплавов

Название «фехраль» сложено из названий главных элементов, входящих в его состав: Ферум (железо) (Fe) – «фе», Хром (Cr) – «хр», Алюминий (Al) – «аль». Название сплава «нихром» также сложено из названий его основных компонентов: Никель (Ni) – «ни», хром (Cr) – «хр», Марганец (Mn) – «ом».

Первая марка нихрома была разработана в 1905 году А. Маршем – работником американской компании Driver-Harris Company в Соединенных Штатах Америки.

Стойкость к окислению

Благодаря никелевому составу нихром практически не подвергается окислению. В промежуток нагрева на поверхности нихромовой части образуется тонкая, но защитная пленка (из оксида хрома), что довольно-таки сильно увеличивает стойкость сплава в более жестких условиях.

В свою очередь, фехраль будет подвержен окислению гораздо сильнее, поскольку главным компонентом сплава является железо. На поверхности фехралевого сплава при окислении образуется более массивная оксидная пленка высокой плотности. Эта пленка появляется гораздо быстрее на фехрале, чем на нихроме.

Твердость и пластичность в обычных условиях

Более высокая пластичность свойственна нихрому. Данный показатель у сплава в процентах примерно равняется 20, но это может зависеть еще и от маркировки.

Фехраль имеет пластичность, которая примерно равна 16 %, но это у марки Х15Ю5. А вот сплав с маркировкой Х23Ю5Т имеет еще меньшую пластичность – 10 %.

Но фехраль более прочен, поскольку в его составе большое количество хрома. Это не позволяет ему быть таким же пластичным, как и нихром.

Фехраль более ломок, так как содержит большой процент хрома.

Навивка фехраля доступна только при высокой температуре (от 300 °С), а нихром можно навить в спираль и при обычной комнатной температуре.

Сфера применения фехраля и нихрома

Нихром считается очень даже прочным сплавом. Это сыграло большую роль для изготовления разного диаметра спиралей и проволок. А также из нихрома изготавливают прутки, нихромовые нити, ленты, листы, полосы.

Благодаря высокой жаростойкости, допустимо использовать нихромовые сплавы в производстве нагревательных приборов.

Нихром сохраняет свои ключевые физические свойства даже при сильных колебаниях температуры, что дает возможность применять сплав достаточно широко.

Из нихрома и фехраля изготовляют трубчатые элементы нагревания. Работать с этими сплавами можно при предельной температуре 1400 °С и 1500 °С соответственно. Поэтому эти сплавы можно применять при производстве элементов реостатов и проволочных резисторов.

Фехраль и нихром применяют в похожих сферах, несмотря на их разный состав и отличительные характеристики.

Когда цена определяет качество

Если сравнивать в цене фехраль и нихром, то значительно дешевле окажется фехраль. Это связано с тем, что основным составляющим фехраля является железо, а нихрома – никель.

По своей стоимости само железо гораздо дешевле, чем никель. От этого и разная цена готовых сплавов. Но приборы и заготовки где основа железо быстрее износятся, ибо количество включений/ выключений у приборов из фехраля гораздо меньше, чем у нихрома.

И если сравнивать непрерывную работу, то фехраль послужит, конечно же, меньше.

Поэтому при покупке сплавов с высоким электрическим сопротивлением, в первую очередь необходимо обращать внимание на его физические и химические качества, а не на цену.

Также следует ориентироваться на личные потребности и будущую сферу применения того или иного сплава.