виды, свойства, марки, общие сведения

В начале двадцатого века металлургическая промышленность испытала небывалый подъем. Объемы производства росли по экспоненте, что стало сказываться на итоговой цене выпускаемой продукции. Чтобы уменьшить расход комплектующих на конечное изделие, было решено заменить нихром другим компонентом – фехралевой основой.

Виды фехралей

Продукция относится к группе сплавов, обладающих повышенным сопротивлением к электричеству.

Фехраль Х23Ю5Т используется в электрическом нагревательном оборудовании, промышленных печах, а также в электронных сигаретах как одна из разновидностей нагревательного элемента. У него высокое электрическое сопротивление, что делает состав уникальным. Максимально возможное значение температуры нагревания – 1450 °C.

Процентное соотношение компонентов: 24% хрома, около 70% железа, до 6% алюминия и немного титана (максимум 0,4%).

Фехраль Х27Ю5Т по своим функциям схож с предыдущим решением, за исключением температуры плавления и других опций. Его порог – 1350 °C, а процентное соотношение: 28% хрома, 6% алюминия и железа 68%.

Третий вариант является более слабым вариантом двух вышеуказанных. Он используется для изготовления резисторов. Его рабочая температура – до 900 °C.

Общие сведения

Фехраль проволока производится по технологии холодной протяжки. Первый этап – очистка сырья от грязи и окисления. На следующем шаге его подвергают давлению для прессовки в конечную продукцию. После этого его маркируют, наматывают на бухту, и отгружают запакованным на склад. Поскольку готовое изделие обладает повышенной хрупкостью, его необходимо сначала нагреть. И только после этого наматывают на бухту.

Также из фехраля производят ленты, нити, спирали и другие аналогичные поделки. Основа получила свое название благодаря составу: железо, хром и алюминий – основные компоненты. С латинского языка первый элемент записан как феррум.

Нихром также представляет собой сплав, но с концентрированным содержанием хрома и никеля. Он наделен немного другими свойствами. Более подробно будет рассказано ниже.

Марки фехраля

Существует несколько основных видов: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т и Х15Ю. Расшифровка наименований фехраля происходит следующим образом.

«Х23» означает наличие хрома в процентном соотношении 23. «Ю5» обозначает наличие алюминия, соотношение которого 5%. Буква «Т» – титан. Если после нее отсутствует цифра, значит содержание металла ниже 1%.

Вышеуказанные модели являются наиболее востребованными в сфере промышленного производства. Остальные обладают схожими свойствами, но редко приобретаются конечными клиентами.

Свойства фехраля

Конечное изделие имеет следующие свойства:

• Электрическое сопротивление фехраля больше по сравнению с аналогичными поделками.
• Из-за высокой концентрации железа, материал наделен свойством магнитности.
• Удельное сопротивление сплава достигает значение 1,3 Ом·мм²/м, что позволяет использовать его высоконагреваемых сферах производства.
• Устойчивость к окислительным процессам.
• Температура плавления – 1450 °C.
• Сплав выдерживает активные механические нагрузки, устойчив к деформациям.
• Удельная плотность значительно меньше по сравнению с другими компонентами (7300 кг/м³).

Применение

Область применения фехраля узконаправлено. Решение производится как набор комплектующих для нагревательных элементов. К ним относятся различные домашние бытовые приборы: например, фен или духовка.

Состав также используется на производстве: промышленные печи, лаборатории или другое оборудование, для которого необходимы элементы с сопротивляемостью к высокой температуре.

Еще одна сфера применения продукта – резисторы, который используются в тормозных системах.

Повышенная сопротивляемость к активным химическим веществам, постоянный коэффициент торможения при любом процессе нагревания увеличивают срок эксплуатации конечной поделки.

Компактный размер, благодаря оптимальному значению удельной плотности, позволяет использовать товары в тормозных резисторах.

Основные преимущества и недостатки кантала и фехраля

Нагревательные элементы на фехрали обладают рядом преимуществ по сравнения с другими подобными продуктами. Перечислим.

• Меньший вес готовой продукции, благодаря низкой плотности основы.
• Проволока из фехралевого элемента наделена высокой прочностью.
• Способность работать при высоких температурах разрешают использовать поделки в определенных сферах производства.
• Длительный период эксплуатации решений, произведенных их фехралевого материала.
• Обладает высокой текучестью.
• Конечные изделия имеют устойчивость к активному механическому воздействию или перегрузке.
• Стоимость производства значительно ниже других идентичных предметов за счет того, что один из основных компонентов – алюминий.

Несмотря на большое количество плюсов, компонент характеризуется некоторыми недостатками.

Главный минус сплава – низкий порог гибкости. По этой причине его предварительно нагревают прежде чем сгибать или протягивать. Для понижения коэффициента хрупкости и повышения эластичности состав элемента дополняют никелевыми примесями. Но в этом случае возрастает итоговая стоимость конечной поделки.

Второй недостаток – слабая сопротивляемость циклической обработки нагревания фехраля. Это объясняется тем, что при нагревании внутри товара происходит активное движение молекул, которое приводит к небольшому увеличению размеров. Когда перестают нагревать, он возвращается к исходному состояние. Учитывая хрупкость сплава, при постоянных операциях на нем начинают проявляться микротрещины, которые приведут к полному разрушению.

Еще одна слабая сторона фехралевых изделий: они не выдерживает коррозию на протяжении длительного времени.

Конечный продукт будет подвержен процессу окисления. Это объясняется тем, что структура содержит большое количество железа и алюминия: металлы подвержены окислению.

Фехраль часто называют канталом. Это связано с тем, что компания «Кантал» в свое время сосредоточилась на выпуске проволоки, лент, спиралей и других аналогичных решений на основе фихралевого сплава. Соответственно, кантал стало именем нарицательным для товаров компании.

Каждый пользователь самостоятельно выбирает какой термин лучше использовать: кантал или фехраль.

Основные преимущества и недостатки нихрома

Расскажем про плюсы поделок, которые были произведены на основании нихрома. Они схожи с фехралем, но есть некоторые отличия.

• Способен эффективно использоваться в высоконагревательных средах.
• Благодаря составу компонентов, продукция спокойно выдерживает несколько циклов процедуры нагревания.
• Повышенная эластичность позволяет использовать материал без дополнительного нагревания.
• Максимальное значение сопротивления к электричеству – 1,1 Ом×мм²/м.
• Структура элемента содержит компоненты, которые мало подвержены окислительным процессам.
• Рабочая температура равняется 1100 °C. Если же основной компонент железо, то значение снижается до 800 °C.
• Поскольку в составе содержится минимальное количество железа или оно полностью отсутствует, то функция магнитности почти нулевая.
• Большой запас прочности позволяет нихрому выдерживать влияние кислотно-агрессивной среды.

Главный недостаток основы в том, что она дорогая в производстве. Существуют более бюджетные варианты, например, фехраль.

Также изделие обладает высокой плотностью (8500 кг/м3), что сказывается на его тепловыводимости. По сравнению с фехралевым комплектом, оно гораздо ниже.

Проведем сравнительный анализ двух основ

Чем отличаются нихром и фехраль?

Рассмотрим параметры каждого сплава и опередим, что же лучше – фехраль или нихром.

1. Фехраль имеет удельным сопротивлением: 1,3 Ом×мм²/м против 1,1 Ом×мм²/м. Это означает, что он гораздо более устойчив к электричеству по сравнению с нихромом.
2. Удельная плотность нихромового состава принимает более высокое значение по сравнению с фехралевыми элементами: 8500 кг/м³ против 7300 кг/м³. Соответственно, фехраль гораздо более эффективен в производстве.
3. Соединения с высокой концентрацией нихрома гораздо более пластичны. Это позволяет использовать его для создания гибких и эластичных изделий в нагревательных элементах;
4. Сопротивление высоким температурам у фехралевого элемента выше, а значит для промышленного производства он более востребован.
5. Нихромовая основа способен выдержать циклический процесс нагревания, в то время как фехраль разрушается после первых запусков.
6. Наличие железа и алюминия в структуре фехраля, делает его слабоустойчивым к окислительным процессам. Альтернатива обладает повышенной стойкостью.
7. Стоимость изготовления фехраля в несколько раз ниже, чем нихрома. Это объясняется тем фактом, что первый компонент содержит алюминий, стоимость которого значительно ниже никеля. Таким образом, многие промышленные предприятия переходят на использование фехраля в конечных продуктах.

Используя вышесказанную информацию, становится понятным, почему фехралевые основы постепенно вытесняет нихромовые основы.

В статье было приведено описание сплава фехраль, который используется в нагревательных домашних приборах, а также на промышленном производстве. Рассказано о его достоинствах и недостатках, области применения и особенности материала.

Также был проведен сравнительный анализ между нихромом и фехралем. Перечислены сильные и слабые стороны каждого.

Сравнение сплавов фехраль и нихром. Статья

Нихром Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Фехраль Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Нихром в изоляции Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Титан Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Вольфрам Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Молибден Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Кобальт Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Термопарная проволока Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Провода термопарные Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Никель Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Монель Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Константан Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Мельхиор Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Твердые сплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Порошки металлов Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Нержавеющая сталь Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Жаропрочные сплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ферросплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Олово Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Тантал Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ниобий Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ванадий Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Хром Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Рений Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото 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). 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/см3. 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/мм2 (1000,3 МПа), в то время когда этот же параметр для фехраля марки Х23Ю5Т равен 78 кгс/мм2 (764.9 МПа), а для марки Х15Ю5 он и того меньше – 75 кгс/мм2 (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.

Фехраль. Свойства, применение, химический состав, марки

ПРОДУКЦИЯ   Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

8 (800) 200-52-75 (495) 366-00-24 (495) 504-95-54 (495) 642-41-95 (800) 200-52-75 (495) 366-00-24 (495) 504-95-54 e-mail: [email protected] Нихром Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Фехраль Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Нихром в изоляции Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Титан Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Вольфрам Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Молибден Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Кобальт Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Термопарная проволока Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Провода термопарные Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Никель Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Монель Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Константан Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Мельхиор Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Твердые сплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Порошки металлов Продукция Цены Стандарты Статьи Фото Нержавеющая сталь Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Жаропрочные сплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ферросплавы Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Олово Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Тантал Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ниобий Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Ванадий Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Хром Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Рений Продукция Описание Цены Стандарты Статьи Фото Фехраль относится к классу прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением, что определяет его применение в качестве электрических нагревателей. На странице представлено описание данного сплава: физические свойства, области применения, марки фехраля, виды продукции. Основные сведения о фехрале Фехраль — железо-хромо-алюминиевый сплав, состоящий из следующих элементов: хром Cr; алюминий Al; Fe. Стоит отметить, что содержание никеля всего не более 0,6%. Низкое содержание никеля делает данный сплав более дешевым по сравнению с нихромом. Удельное сопротивление фехраля (номинальное значение) 1,39 мкОм·м, плотность — 7,21 г/cм3, температура плавления — 1500 °C (по ГОСТ 12766.1-90). Фехраль обладает высокими рабочими температурами (до 1400 °C). Свойства фехраля Фехраль имеет высокое электрическое сопротивление, что является основным практически полезным свойством данного сплава. Продукция из фехрали характеризуется жаростостойкостью в окислительной атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, углерод, водород. Сплав обладает высокой твердостью, работает в контакте с высокоглиноземистой керамикой, не склонен к язвенной коррозии. Наличие в составе фехраля железа негативно сказывается на некоторых свойствах данного сплава. Фехраль достаточно хрупок, что осложняет его обработку для получения необходимых изделий. Свойство Фехраль Х23Ю5Т Плотность фехрали, г/см3 7,21 Температура плавления, °С 1500 Магнитность Ферромагнитен Твердость, НВ 200-250 Температурный коэффициент линейного расширения, К-1 в интервале 20-1000 °С 15·10-6 Удельная теплоемкость, кДж/кг·К при 25°С 0,48 Марки фехраля Среди наиболее распространенных в производстве марок можно выделить фехраль Х23Ю5Т, Х27Ю5Т. Самым весомым компонентом в составе указанных марок является железо (Fe) 69-72% и 65-68% соответственно. Наличие железа уменьшает стоимость сплава фехраль, но при этом ухудшает его некоторые свойства. Вторым основным компонентом является хром (Cr), содержание которого составляет 22-24% и 26-28% соответственно. Процентное содержание алюминия одинаково и равно 5-5,8%. Достоинстава / недостатки фехраля Достоинства: сплав с высоким электрическим сопротивлением; имеет более низкую стоимость по сравнению с нихромом из-за отсутствия в составе никеля; обладает высокой жаростойкостью; позволяет применять нагреватели при максимальных рабочих температурах до 1400 °С. Недостатки: имеет высокую хрупкость и недостаточную прочность; из-за наличия железа фехраль магнитен и подвержен окислению; навивка спиралей возможно только в нагретом состоянии; по сравнению с нихромом количество циклов включения-выключения нагревательных элементов до их разрушения существенно меньше; может взаимодействовать с шамотной футеровкой и окислами железа; во время эксплуатации нагреватели из фехраля существенно удлиняются. Области применения фехраля Фехраль используется для изготовления нагревательных элементов промышленных и лабораторных печей с максимальной рабочей температурой 1400 °C. Нагреватели из данного сплава также применяются в бытовых нагревательных приборах и электрических аппаратах теплового действия. Среди бытовых изделий, в которых фехраль получил широкое применение, можно выделить электронные сигареты. Еще одним применением фехраля является изготовление резистивных элементов, например, пуско-тормозных резисторов электровозов. Продукция из фехраля Основными видами продукции из фехраля, которые выпускает промышленность, являются проволока и нить (проволока малых диаметров), а также лента. В некоторых случаях производятся прутки и круги из фехраля. Вся указанная продукция используется для изготовления круглых и плоских нагревателей электрических печей.

СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ для расчёта нихромовой спирали, удельный вес, сопротивление нихрома и фехраля от диаметра, рабочая температура, химический состав.

Таблица 1 Примерное назначение сплавов и основные технические характеристики
Х20Н80, Х20Н80-ВИ, Х15Н60	Сплавы после специальной термической обработки имеют температурный коэффициент электрического сопротивления в интервале температур от минус 60 до плюс 100 °С около 0,9·10-4 °С-1 и 1,5·10-4 °С-1 соответственно	Для изготовления ответственных деталей внутривакуумных приборов, соединителей в изделиях электронной техники, для непрецизионных резисторов
Х20Н80-Н, Х20Н80-Н-ВИ, Х15Н60-Н, Х15Н60-Н-ВИ	Сплавы жаростойкие в атмосфере окислительной, в азоте, аммиаке, неустойчивы в атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, более жаропрочны, чем железохромалюминиевые сплавы	Для нагревательных элементов с предельной рабочей температурой 1100 °С (Х15Н60), 1150 °С (Х15Н60-Н-ВИ), 1200 °С (Х20Н80-Н), 1220 °С (Х20Н80-Н-ВИ) промышленных электропечей и различных электронагревательных устройств. Сплавы Х15Н60-Н-ВИ, Х20Н80-Н-ВИ рекомендуются для нагревателей электротермического оборудования повышенной надежности
Х15Ю5, Х23Ю5	Сплавы жаростойкие в атмосфере окислительной, содержащей серу и сернистые соединения, работают в контакте с высокоглиноземистой керамикой; склонные к провисанию при повышенных температурах, не выдерживают резких динамических нагрузок. Сплав X15Ю5 — заменитель сплава Х13Ю4	Для резистивных элементов, а также для электронагревательных устройств
Х23Ю5Т, Х27Ю5Т	Сплавы жаростойкие в атмосфере окислительной, содержащей серу и сернистые соединения, углеродосодержащей, водороде, вакууме, работают в контакте с высокоглиноземистой керамикой, не склонны к язвенной коррозии, склонны к провисанию при высоких температурах, не выдерживают резких динамических нагрузок	Для нагревательных элементов с предельной рабочей температурой 1400 °С (Х23Ю5), 1350 °С (Х27Ю5Т) в промышленных и лабораторных печах. Сплав Х23Ю5Т также применяется для бытовых приборов и электрических аппаратов теплового действия

Сопротивление и вес фехралевой и нихромовой проволоки

Таблица 25. Сопротивление и вес фехралевой и нихромовой проволоки.

Диаметр в мм	Сечение в мм2	Сопротивление 1м при 20° в ом	Вес 1 м в г	Диаметр в мм	Сечение в мм2	Сопротивление 1 м при 20° в ом	Вес 1 м в г
Фехралевая проволока
0,20	0,0314	39,8	0,239	0,90	0,686	1,73	5,22
0,25	0,0491	25,4	0,373	1,00	0,785	1,40	6,44
0,30	0,0707	17,6	0,537	1,10	0,950	1,16	7,79
0,35	0,0962	13,0	0,731	1,20	1,131	0,973	9,27
0,40	0,126	9,95	0,955	1,30	1,327	0,829	10,9
0,50	0,196	6,36	1,49	1,40	1,539	0,715	12,6
0,60	0,283	4,42	2,15	1,50	1,767	0,628	14,5
0,70	0,385	3,25	2,92	1,60	2,01	0,547	16,5
0,80	0,503	2,49	3,82	1,70	2,27	0,485	18,6
0,90	0,636	1,96	4,84	1,80	2,54	0,432	20,9
1,00	0,785	1,59	5,97	1,90	2,84	0,388	25,3
1,10	0,950	1,32	7,22	2,00	3,14	0.350	25,8
1,20	1,131	1,10	8,60	2,10	8,46	0,318	28,4
1,50	1,767	0,706	13,4	2,20	3,80	0,289	31,2
2,00	3,14	0,398	23,9	2,30	4,15	0,265	34,1
2,50	4,91	0,254	37,0	2,40	4,52	0,243	37,1
3,00	7,07	0,176	53,7	2,50	4,91	0,224	40,3
4,00	12,57	0,100	95,5	2,60	5,31	0,207	43,5
5,00	19,64	0,061	149,3	2,70	5,73	0,192	47,0
6,00	28,27	0,044	215,0	2,80	6,16	0,179	50,5
Нихромовая проволока				2,90	6,61	0,167	54,2
				3,00	7,07	0,156	58,0
0,50	0,196	5,60	1,61	3,20	8,04	0,137	66,0
0,55	0,238	4,63	1,95	3,50	9,62	0,015	78,9
0,60	0,283	3,89	2,31	3,80	11,34	0,0970	93,0
0,65	0,332	3,32	2,72	4,00	12,57	0,0875	103,0
0,70	0,385	2,86	3,16	4,20	13,85	0,0794	113,6
0,75	0,442	2,49	3,62	4,50	15,90	0,0692	130,4
0,80	0,503	2,19	4,12
0,85	0,567	1,94	4,65

Фехраль — что это такое

Появлению на свет фехраль обязан своему «старшему брату» – нихрому. Долгое время нихром полностью удовлетворял промышленность, как материал для электронагревателей. Пока не настал бум металлургии 20 века.

Объемы производства увеличивались изо дня в день. Инженеры стремились максимально уменьшить себестоимость выпускаемых деталей. Одним из таких решений стала замена нихрома более дешевым фехралем, в силу отсутствия у последнего более дорогостоящего никеля в составе. 

Общие сведения

Фехраль – сплав, главными компонентами которого являются железо, хром и алюминий. Собственно, и название «фехраль» происходит от первых букв этих металлов (железо на латинском звучит как феррум). Его относят к группе высокоточных сплавов, обладающих повышенным сопротивлением. Разновидность химического состава, физические свойства и форма поставки контролируются ГОСТ 10994-94.

Марки фехраля

Существуют несколько видов фехралей. Наиболее распространёнными являются марки Х23Ю5Т, Х27ЮТ5 и Х15Ю. Расшифровывается данные аббревиатуры следующим образом:

• «Х» означает хром.
• «Ю» — алюминий.
• «Т» — титан.
• Цифра, стоящая после буквы, показывает процентное содержание этого элемента. Ее отсутствие говорит, что объемная доля компонента составляет 1%.

Это не отображается в названии, но фехраль, помимо названых элементов, содержит небольшое количество марганца (до 0,3%) и кремния (до 0,5%). Они необходимы сплаву для удаления из него растворенных атмосферных газов: азота, кислорода и водорода. Без них значительно уменьшается риск возникновения зональной ликвации – неоднородности сплава по своим свойствам.

Оставшаяся часть химического состава приходится на железо. В среднем это 77-78%. Не стоит также забывать о неизбежных примесях: фосфоре и сере, содержание которых в совокупности не должно превосходить 0,05%.

Так маркируют сплав фехраль в России. Но сплав активно используют и за рубежом. Только обозначают его там иначе. Например, фехраль Х23Ю5Т в европейских странах обозначается как:

• W-KA1.
• Alloy 875.
• Resistohm 145.

Какие же особенные характеристики скрывают все эти аббревиатуры?

Свойства фехраля

Фехраль отличается меньшей плотностью по сравнению со стальными сплавами. Ее значение не превышает 7 210 кг/м3. Плавку металла осуществляют при температуре в 1500 градусов. При нагревании металл значительно увеличивается в размерах. Коэффициент линейного расширения для него составляет 0,000 015 1/К. Магнитен. Причина этому служит весомая доля железа в его составе.

 

 

Главной характеристикой, определившей применение фехралевых сплавов, стало их высокое удельное электрическое сопротивление, которое равняется 1,39 мкОМ*м. Именно благодаря этому показателю сплав эффективно используется как материал для разного рода нагревательных элементов.

Фехраль обладает некоторыми коррозионностойкими свойствами. Конечно, он не способен сопротивляться растворению в кислоте и щелочи, но устойчив к окислению, даже при наличии атмосферой соединений на основе серы. А это является немало важным фактором в промышленности.

По твердости фехраль сравним с «сырой» малоуглеродистой сталью. Ее значение колеблется в пределах 20-25 единиц по шкале Роквелла. Прочность на разрыв же составляет около 735 МПа, что несравненно мало. Как следствие, это ведет к падению пластичности с относительным удлинением на растяжение для большинства марок не превышающим 16%. Все эти вышеперечисленные факторы создают отличные условия для развития хрупкости.

Поэтому навивку фихралевых спиралей и производят предварительно нагрев их до 300-400 ºC.

Фехраль сплав хорошо держит температуру. Его жаростойкость позволяет сохранять механические свойства при работе до 1400 С. При температурной нагрузке на выносливость (включение-выключение нагревателя) ситуация выглядит немного иначе.Вмешиваются такие факторы как уже знакомая нам хрупкость и существенное увеличение материала в объёме. Высокие температурные напряжения накапливаются и вырываются наружу, образуя после себя трещины.

Все это сильно сокращает ресурс фехраля в условиях циклической температурной работе.

Применение

Как уже была заявлено ранее, главным использованием фехралей является изготовление спиралей для тепловых электрических нагревателей. В очень редких случаях их применяют в электротехнике. Итак, фехрали встречаются в следующем оборудовании и приборах:

• Промышленные и лабораторные печи с температурой нагрева до 1350 ºC.
• Кухонная и бытовая техника: сушилки, духовки и прочее.
• В устройствах электронных сигарет.
• Блоки сопротивления и резисторы.

В целом, сфера применения фехраля такая же, как и у нихрома. Различий здесь Вы найдете мало. А так ли дело обстоит в отношении их свойств?

Сравнение нихрома с фехралем — что лучше

Главные отличия сплавов находятся в их составе: содержание никеля нихромом. Это накладывает следующие особенности на его эксплуатационные и технологические характеристики:

• Удельное сопротивление нихрома ниже на 15%, а плотность выше на 16%;
• Нихром дороже в среднем в 3-5 раз;
• Пластичность фехраля уступает в 2 раза. Это позволяет эффективнее использовать нихром в работе, изготавливая более тонкую спираль для электронагревателей;
• Лучшая устойчивость нихрома к циклическим температурным нагрузкам. При работе в режиме частого включения-выключения оборудования нихромовая нить прослужит дольше.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Нихром или фехраль: ТЕРМОЭЛЕМЕНТ

Сплавы из фехраля и нихрома обладают высоким электрическим сопротивлением, и относятся к прецизионным соединениям. Их используют в качестве нагревательных элементов для электрооборудования. В составе нихрома преобладает никель и хром, что и определило название сплава. В названии фехраля использованы первые слога основных элементов, которые входят в его состав (Fe, Cr, Al). Данные элементы нагрева широко применяются из-за своих уникальных способностей в нагреве.

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

Нихромовый сплав является основным элементом нагрева входящим в состав большинства электронагревателей. Его используют для обогрева и подачи высокой температуры в электропечах, промышленных сушках, лабораториях, электроплитах, нагревателях воздуха и т.д. Нихром входит в состав реостатного оборудования. Фехраль же в основном применяется для высокотемпературного нагрева, обжига, закалки и мн. др.

Изготовление нихрома и фехраля

Производство данных сплавов соответствует положениям ГОСТ. Зачастую готовая продукция представлена в виде нитей, проволоки, лент и даже прутков.

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.

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.