Нихром: свойства и области применения

Нихром представляет собой сплав из 80% никеля и 20% хрома с температурой плавления близкой к 1400 C. Он имеет серый цвет и является устойчивым к коррозии. Из-за его высокой стойкости и трудного окисления при высоких температурах, он широко применяется в производстве. Проволока нихром — это резистивный материал, которая используется для улучшения высокотемпературных характеристик многих материалов при очень высоких температурах, где другие токопроводящие металлические элементы работать не могут.

Что такое нихром

Нихромовый сплав обладает хорошей способностью сопротивляться потоку электронов. Эти уникальные свойства делают его пригодными для применений в нагревательных элементах фёнов и тепловых пушек. Он обладает высокой стойкостью к окислению, что также делает его подходящим материалом для нагревательной техники. Нихромовая проволока наматывается в катушки с определенным электрическим сопротивлением нихрома, через который пропускается ток для производства тепла.

Никелево-хромовый сплав в соотношении 90/10 используют в термопарах в сочетании со сплавом Ni / Al 95/5. Эта комбинация называется хромель-алюмель, представляет нагревательные элементы с максимальной рабочей температурой 1100 C и подвержен дрейфу в области 1000 C из-за окисления. Этот эффект устраняют добавлением кремния. Коммерческие сорта включают Nicrosil (содержащий 14% Cr и 1,5% Si) и Nisil (содержащий 4,5% Si и 0,1% Mg).

Никелево-хромовый металл в соотношении 80/20 относится к высокотемпературному коррозионностойкому сплаву, применяемого для деформируемых и литых деталей, поскольку он имеет лучшую стойкость к окислению и горячей коррозии в сравнении с дешевыми железо-никель-хромовыми сплавами.

Свойства и характеристики сплава

Металл никель-хром показывает, что хром хорошо растворим в никеле с максимальным показателем — 47% при температуре кристаллизации эвтектики 1145C и падает до 30% при комнатных условиях.

Введение небольших количеств (<7%) хрома в никель повышает чувствительность никелевого хромового сплава к окислению из-за пропорционального увеличения скорости диффузии кислорода. Эта тенденция меняется на противоположную, при добавлении более 7% хрома, падение продолжается вплоть до 30%, после этого процесс окисления стабилизируется.

С увеличением добавок хрома происходит заметное увеличение удельного электрического сопротивления проводника. Уровень добавления 20% хрома считается оптимальным для элементов, работающих в системах нагрева. Эта композиция сочетает в себе не только хорошие электрические свойства, но и прочностные. Такой металл обладает пластичностью, что делает его пригодным для процесса волочения проволоки нихром.

Вот некоторые основные свойства нихрома.

1. Цвет: имеет серебристо-серую окраску.
2. Удельный вес: 8,4 г/см3.
3. Плотность нихрома составляет: 8400 кг/м3.
4. Температура плавления этого вещества составляет: 1400 С.
5. Удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре для этого вещества составляет: от 1,0 × 10 -6 до 1,5 × 10 -6 Ом (Ом).
6. Удельная теплоемкость измеряет количество тепла, которое необходимо для изменения температуры вещества на определенную величину, обычно 1 градус. Удельная теплоемкость этого вещества составляет: 450 Дж/(кг*К).
7. Модуль упругости — это математическое представление вещества или склонности объекта к деформации, когда к нему прикладывается определенная сила. Модуль упругости для нихрома составляет: 2,2 × 10 11 Па.
8. Тепловое расширение — это свойство вещества, благодаря которому оно изменяет объемпри воздействии тепла. Коэффициент теплового расширения нихрома составляет: 14 × 10 -6 / C.
9. Рабочая температура определяется как Т, при которой работает механическое или электрическое устройство. Рабочая температура для нихрома составляет: 900 C.
10. Температурный коэффициент математически представляет относительное изменение физических свойств вещества, когда Т изменяется на 1 Кельвин. Температурный коэффициент сопротивления для нихрома составляет 100 ppm / C при температуре в диапазоне от 25 C до 100 C.
11. Вещество обладает высокой устойчивостью к коррозии и устойчиво к окислению при высоких температурах.

Плюсы и минусы

Сплавы нихрома характеризуются высоким сопротивлением по отношению к электротоку, данное свойство дает возможность производителям выпускать электронагревающие приборы меньшими габаритами и весом.
Другие преимущества нихрома:

• Устойчивость к коррозии и агрессивным средам;
• отсутствует температурная деформация;
• высокая пластичность сплава, в связи, с чем он хорошо поддается сварке и в штампованном производстве;
• отсутствие магнитных свойств;
• высокая жаростойкость;
• малый вес;
• низкоеудельноесопротивление и теплопроводность, что требует на одну и туже мощность меньшее количество проволоки нихром;
• не образовывают окислы в процессе эксплуатации;
• имеют повышенное количество циклов включения/выключения до разрушения, чем в других нагревательных элементах;
• высокие прочностные характеристики.

Из минусов можно выделить высокую стоимость проволоки нихром из-за входящего в состав никеля и затратного способа изготовления, в связи с чем на рынке очень ценится его лом.

Марки нихрома

Марки сплава установлены государственными нормами ГОСТ 10994-74, ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 8803-89. Самыми популярными марками сплава являются: Х20Н80 и Х15Н60.

Расшифровка маркировки нихромового сплава на примере Х20Н80:

• Х – содержание Cr;
• 20 – величина в %;
• Н — содержание Ni;
• 80- в %.

В обозначении могут быть дополнительные буквы, например, для сплава Х15Н60-ВИ, буквы «ВИ» говорят, о том, что сплав был изготовлен с помощью вакуумно-индукционной плавки. Для сплава Х15Н60-Н, буква «Н» сообщает о том, что в нем присутствует цирконий, для увеличения надежности и стойкости нагревателя, при максимальных рабочих температурах.

Другие обозначения продукции из сплавов:

• Н — используют для греющих элементов, с толщиной большее 0.2 мм;
• С — проволоку допускается применять, как элемент сопротивления в конструкциях механизмов;
• ТЭН — нить используют для электронагревателей сухого типа.

Сфера применения

В зависимости от применения мировой рынок сплавов нихрома можно разделить на архитектурные, автомобильные, электронные, аэрокосмические и другие. Нихромовые сплавы используются для изготовления монеля из железа и стали, для производства нержавеющей стали. Сплавы нихрома используются в архитектурных целях, таких как свинец для водопроводных труб, кровли и окон.

Нихром используется в передачах, карданных валах, специальных транспортных средствах для работы в зоне с низкими температурами или интенсивного износа. Он также используется в специальных инженерных целях. Сплавы нихкрома в основном используются для нагрева электрическим сопротивлением. Они обладают высокой электрической стойкостью, хорошей прочностью и пластичностью при рабочих температурах.

Это вещество используется в керамических работах. Он служит для обеспечения внутренней структуры поддержки и помогает удерживать формы глиняных скульптур мягкими. Из-за его устойчивости к высоким температурам он используется, когда куски глины обжигают в печах.
Нихромные проволоки используются для проверки цвета пламени в неосвещенных частях катионного огня от катионов натрия, меди, калия и кальция.

Нихром также используется в микробиологических лабораториях и для создания термопар.

Стоимость нихрома

Исходя из географии, мировой рынок сплавов нихрома можно классифицировать по Азиатско-Тихоокеанскому региону, Европе, Северной Америке, Латинской Америке, а также на Ближнем Востоке и в Африке. Северная Америка и Европа являются основными рынками для сплавов нихрома, что обусловлено ростом аэрокосмической и электронной промышленности. Производственные компании Nichrome в Азиатско-Тихоокеанском регионе и Латинской Америке вкладывают значительные средства в исследования и разработки нихрома в Азии.

Стоимость продукции нихрома в виде :

• Проволока 0.8 мм Х20Н80 — 1 990 руб./кг;
• Проволока 2.0 мм Х20Н80 -2 050 руб./кг;
• Лента #1,0х15 мм Х20Н80 — 1 990 руб./кг;
• Проволока нихром 1.5 мм Х15Н60 — 1 590 руб./кг.

Основными игроками, работающими на мировом рынке сплавов нихрома, являются American Elements, Bibus Metals, VDM Metals, Crown Alloys, Wickeder Westfalenstahl GmbH, Tri Star Metals и другие. Эти компании составляют значительную долю рынка сплавов и лома нихрома, таким образом, на рынке наблюдается острая конкуренция.

Российские производители нихрома: Волгоградский сталепроволочноканатный завод, ГРЭЙС-1000 (Москва), Западно-Уральское промышленное снабжение (Пермь), Индекс-ВК (Екатеринбург), Каменск-Уральский завод, Металлокомерция (Москва), Проммет(Москва), Промснабметалл АГ (Москва), Уральский Завод Прецизионных Сплавов.

Как вам статья?