В сфере промышленного нагрева давно устоялись два основных материала: нихром и фехраль. Оба они широко применяются в различных отраслях промышленности, но чем они отличаются и какой из них лучше выбрать для конкретных задач?
Фехраль и нихром - это сплавы с высоким электрическим сопротивлением, относящиеся к группе прецизионных соединений. Эти материалы используются для создания нагревателей в электрических устройствах для производства тепла. Нихром состоит из нескольких химических элементов, преимущественно никеля и хрома, что определяет его название. Фехраль также представляет собой комбинацию нескольких элементов, и его название образовано из первых слогов основных составляющих (железо, хром, алюминий). Оба сплава отличаются высокой способностью преобразования электрической энергии в тепло, но из-за различного химического состава у каждого из них есть уникальные особенности, о которых мы расскажем далее.
Нихром
В основном химическом составе нихрома может содержаться до 80% никеля (по факту чаще не превышает 76%), до 23% хрома, до 1,5% марганца и некоторое количество примесей. Существует две основные группы сплавов нихрома.
Нихром марками Х20Н80 и Х15Н60
Наиболее популярной и широко используемой маркой нихрома является Х20Н80, которая относится к группе нежелезистых сплавов и изготавливается согласно стандарту ГОСТ 10994-74. С другой стороны, нихром с маркировкой Х15Н60 является железсодержащим сплавом и производится в соответствии с ГОСТом, содержащим 60 процентов никеля.
Х20Н80-Н и Х15Н60-Н являются модифицированными версиями нихрома марок Х20Н80 и Х15Н60 соответственно. В этих модификациях количество хрома остается без изменений, а количество никеля увеличивается, а также добавляется цирконий и уменьшается количество остальных составляющих.
Нихром и его использование в нагревательных элементахФехраль
Фехраль - это сплав, состоящий из железа, хрома и алюминия, с примесями циркония и марганца. В конкретном сплаве пропорции этих компонентов могут различаться, что позволяет создавать сплавы с разными маркировками. Это позволяет подбирать оптимальный состав для различных задач и условий работы.
Фехраль марок Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5
В нашей стране, фехрали с большим спросом включают следующие марки: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5. Эти сплавы обладают стабильными физическими свойствами, что позволяет им работать при высоких температурах и в агрессивных средах. Наиболее применяемым сплавом является фехраль Х23Ю5Т, который содержит примерно 70% железа. Марка Х15Ю5 содержит еще больше железа (примерно 78%), что делает его более прочным и менее хрупким материалом. Фехраль Х27Ю5Т, в свою очередь, имеет очень высокую концентрацию хрома (примерно 28%) и в настоящее время практически не производится, поскольку его замещают более современными аналогами.
Нагревательные элементы в виде спиралей
Физические особенности
Фехраль и нихром обладают высокими показателями удельного сопротивления. Номинальное удельное сопротивление нихрома зависит от диаметра нагревателя, в то время как у фехраля оно определяется маркировкой материала. Температура плавления нихрома составляет более 1400°C, а фехраля - 1500°C, не стоит путать с рабочим режимом, а тут нихром 1100-1200°C, фехраль 1200-1250°C. Удельная масса нихрома превышает 8,40 г/см3, в то время как фехраль имеет массу от 7,21 до 7,28 г/см3.
Прочность без нагрева
Нихром обладает пластичностью в условиях комнатной температуры, которая составляет не менее 20% в отношении удлинения или поперечного сужения проволоки. Фехраль марки Х15Ю5 имеет пластичность около 16%, а марки Х23Ю5Т - 10%, что говорит о более низкой прочности по сравнению с нихромом. Показатели временного сопротивления разрыву также выше у нихрома.
Твердость и ломкость
Фехраль является материалом с более высокой твердостью, однако он обладает склонностью к ломкости. Одной из причин этой ломкости является высокое содержание хрома в составе фехраля. Именно поэтому для навивки фехральной проволоки необходимо ее предварительно нагревать до 300 градусов.
В отличие от фехраля, нихром может быть легко навит в катушку при комнатной температуре, без предварительного прогрева.
Прочность при максимальных температурах на воздухе
Фехраль пригоден для высокотемпературных нагрузок и способен функционировать в течение длительного времени. Нихром, напротив, обладает совершенно противоположными свойствами: он легко выдерживает частые включения и выключения и является неотъемлемым материалом в часто прерываемых рабочих циклах. Однако при сильном и продолжительном нагреве нихромовый нагреватель быстро выходит из строя.
Стойкость к окислению нихрома и фехраля
Высокое содержание никеля в нихроме предотвращает его интенсивное окисление. При нагревании поверхность нихромового элемента покрывается тонкой защитной пленкой оксида хрома, что уменьшает воздействие агрессивных условий на сплав. В электропечах с повышенным давлением кислорода нихром окисляется быстрее. Фехраль, благодаря высокому содержанию железа и наличию алюминия, склонен к быстрому окислению и образованию плотной защитной пленки оксидного происхождения. Из-за этого использование тонких проволок и лент затруднено, однако фехраль устойчив к глиноземной керамике в серосодержащих и углеродных печах.
Фехральевая спираль, если используется редко, может действительно заржаветь из-за наличия в ее составе железа. Нихромовая спираль, в свою очередь, не имеет такой проблемы и не подвержена ржавлению.
Несмотря на различные свойства нихрома и фехрали, их можно использовать в разных областях. Выбор материала зависит от требований процесса и условий эксплуатации. Например, если требуется стабильный и длительный нагрев при высоких температурах, нихром является более предпочтительным выбором. Однако, для задач, требующих быстрого нагрева и высокой эффективности, фехраль подойдет лучше.
При выборе материала стоит учитывать максимальную температуру нагрева, время работы и частоту включений и выключений оборудования. Не стоит сосредотачиваться только на цене, так как нагреватель может быстро износиться и требовать замены, что приведет к дополнительным затратам.
Цены на проволочные нагревательные элементы из фехраля и нихрома имеют значительные различия. При этом, фехраль в пять раз дешевле нихрома. Причиной этого является разная рыночная стоимость компонентов, которые входят в состав этих сплавов. Например, железо, используемое в фехрале, стоит дешевле никеля, который применяется в нихроме.
Нагревательные спиралиВ заключение, нихром и фехраль - два надежных и широко применяемых материала для промышленного нагрева. Выбор между ними зависит от ваших потребностей и условий работы. Зная их особенности и разницу, вы сможете сделать правильный выбор и эффективно использовать эти материалы для достижения желаемых результатов.
При необходимости, мы можем проконсультировать более подробно, наши специалисты подбирают оптимальную проволоку, учитывая особенности использования!
