Cплавы нихрома были в эксплуатации еще в 1900 году, и они были успешно использованы в нагревательных системах. Следовательно, реальный практический опыт использования оборудования и промышленных печей дает уверенность в использовании этих сплавов в передовых и уже установленных конструктивных решениях.
В данной статье вы найдете справочные данные и таблицы с характеристиками различных сплавов нихрома. Калькулятор расчета параметров нихромового провода или провода из фехрали вы можете найти в нашей прошлой статье «Расчет нихрома и фехрали для нагревателей».
Выбор электронагревательных материалов зависит от внутреннего сопротивления току, протекающему с выделением тепла. Медная проволока не выделяет достаточно тепла, когда проводит электричество. Следовательно, чтобы сплав, такой как проволока, пруток, полоса или лента, можно было рассматривать как электрический нагревательный элемент, он должен противодействовать потоку электричества.
Обычно распространенные стали и сплавы, такие как нержавеющая сталь, препятствуют прохождению электричества. Этот термин свойства известен как удельное сопротивление. У нас в России, как и везде в Европе для описания удельного сопротивления принято использовать Омы на мм2 на м, в других странах еще может использоваться Ом см / фут или Ом, умноженное на круговые мили на фут Ohms /cmf .
Если бы только удельное сопротивление рассматривалось как основной фактор для электрического нагревательного элемента, выбор мог бы быть из нескольких материалов сплава с широким диапазоном стоимости. По своей экстремальной природе электрический нагревательный элемент часто нагревается докрасна, и обычные сплавы не могут выдерживать такое количество тепла в течение длительного периода.
Семейства сплавов для нагревателей обладают сочетанием двух определенных свойств:
Эти группы сплавов можно разделить на шесть основных классов. В данной статье мы рассмотрим такие сплавы, как нихром. Основные марки этих сплавов показаны с указанием их состава и удельного сопротивления нихрома.
Никель-хромовые сплавы
80 никель 20 хром
1.0803 Ом · мм2 / м
650 Ohms /cmf
70 никель 30 хром
1.18002 Ом · мм2 / м
710 Ohms /cmf
60 Никель 16 Хром 24 Железо
1.12185 Ом · мм2 / м
675 Ohms /cmf
35 Никель 20 Хром 45 Железо
1.01382 Ом · мм2 / м
610 Ohms /cmf
Железо-Хром-Алюминий
22 Хром 5 Алюминий 73 Железо
1.45425 Ом · мм2 / м
875 Ohms /cmf
22 Хром 4 Алюминий 74 Железо
1.35453 Ом · мм2 / м
815 Ohms /cmf
15 Хром 4 Алюминий 81 Железо
1.2465 Ом · мм2 / м
750 Ohms /cmf
Медно-никелевые сплавы для низкотемпературных применений
45 Никель 55 Медь
0.4986 Ом · мм2 / м
300 Ohms /cmf
22 Никель 78 Медь
0.2991 Ом · мм2 / м
180 Ohms /cmf
11 Никель 89 Медь
0.1495 Ом · мм2 / м
90 Ohms /cmf
6 Никель 94 Медь
0.0997 Ом · мм2 / м
60 Ohms /cmf
2 никель 98 Медь
0.0498 Ом · мм2 / м
30 Ohms /cmf
Нержавеющая сталь и различные сплавы для низкотемпературных применений
Никель Марганец 94 Никель 5 Марганец
0.1695 Ом · мм2 / м
102 Ohms /cmf
99,98 никель
0.0748 Ом · мм2 / м
45 Ohms /cmf
Монель 67 Никель 30 Медь
0.48198 Ом · мм2 / м
290 Ohms /cmf
Никель Кремний 3 Кремниевые весы Никель
0.31578 Ом · мм2 / м
190 Ohms /cmf
UNS S30400 18 Хром 8 Никель 74 Железо
0.71965 Ом · мм2 / м
433 Ohms /cmf
Чтобы стать электронагревательным элементом, металл или сплавы должны обладать следующими характеристиками:
Материалы, которые обладают этими свойствами, являются 80/20 Нихромом 70/30 Нихрома, 60/15 Нихрома и 35/20 нихрома. Оценка свойств этих сплавов на воздухе производится следующим образом:
NiCr марки 80/20
70/30 NiCr
C Класс 60/15 NiCr
D Класс 35/20 NiCr
Самая высокая рабочая температура в воздухе
1200 ° C или 2200 ° F
1260 ° C или 2300 ° F
1150 ° C или 2100 ° F
1100 ° C или 2000 ° F
Температура плавления
1400 ° C или 2550 ° F
1380 ° C или 2520 ° F
1390 ° C или 2530 ° F
Удельный вес
8,41
8,11
8,25
7,95
Плотность
8,415 г / см³
8,11 г / см³
8,249 г / см³
7,944 г / см³
Предел прочности
830 МПа или
900 МПа
760 МПа
620 МПа
Предел текучести, 0,2%
415 МПа
485 МПа
380 МПа
345 МПа
Относительное удлинение%
240 МПа
Уменьшение площади
55%
Нихром 80/20. Самый популярный сплав сопротивления, состоящий из 80% никеля и 20% хрома, все еще широко используется, однако различные исследования предложили некоторые улучшения в основных химических свойствах. Включены номинальные количества железа, марганца и кремния, а также небольшое содержание редкоземельных металлов и других, что позволяет использовать сплав при температуре до 1200 ° C или 2192 ° F.
Нихром 70/30 обеспечивает увеличенный срок службы на воздухе при температуре до 1260 ° C или 2300 ° F. Он обеспечивает выдающуюся стойкость к окислению в условиях низкого содержания кислорода, механизм, известный как зеленая гниль из-за зеленого оттенка оксида.
Нихром 60/16 железо 24. Сплав нихрома, состоящий из 60% никеля и 16% хрома и 24% железа обычно выбираются , когда температура применения не должна быть выше 1100 ° C.
Нихром 35/20 железо 45. Сплав, состоящий из 35% никеля, 20% хрома и железа, используется в печах с промышленным регулированием, работающих при температурах от 800 ° C до 1000 ° C. Он обеспечивает значительный вклад в предотвращение повреждения, которое может иметь место в двух указанных выше сплавах, когда рабочая температура одинакова, но условия различаются между восстановлением и окислением. Нихром А или 80/20 не рекомендуется использовать в условиях, которые восстанавливают никель и окисляют хром.
Все нагревательные сплавы, упомянутые в таблице выше, имеют длительный срок службы в качестве нагревательного материала, если они спроектированы соответствующим образом с учетом подходящего размера проволоки и спецификации спирали.
Подходящий срок службы нагревательного элемента начинается с производства сплава и последующих результатов в результате надлежащего ухода за сплавом - проволокой, лентой, полосой, когда он формируется в качестве нагревательного элемента и устанавливается в оборудование.
Электрическое сопротивление сплава генерирует тепло, в зависимости от его состава, он противостоит потоку электричества. Сплав должен иметь возможность проводить электричество до соответствующей температуры, чтобы работать в качестве нагревательного материала.
Сопротивление току, выраженное в омах для конкретного сплава, зависит от температуры сплава. Это отклонение указывается в процентах от фактического сопротивления комнатной температуре. Обычно с повышением температуры сопротивление увеличивается, поэтому нагревательный элемент в виде проволоки имеет сопротивление 1 Ом при комнатной температуре (20 ° C или 68 ° F), может достигать сопротивления до 1,08 Ом при 650 ° C или 1202 ° F. , следовательно, сопротивление увеличивается на 8% из-за нагрева.
Электрическое сопротивление - это внутреннее свойство каждого металла, в зависимости от его состава и конфигурации. На сопротивление могут влиять методы изготовления и обработки, такие как холодная обработка и обработка отжигом, до такой степени, что они изменяют физическую структуру материала.
Изменение удельного сопротивления со скоростью охлаждения особенно важно для материала после яркого отжига, обработка которого включает отжиг в защищенной среде, а затем быструю закалку. Когда материал функционирует при температурах выше 300 ° C, удельное сопротивление может быть изменено по сравнению с его первоначальным значением, особенно если элементы немного охлаждаются. Возможны следующие варианты:
Однако способность к изменению удельного сопротивления зависит от размера сечения. Поскольку легкие части охлаждаются быстрее, чем массивные части, легкие части описывают более конкретное влияние скорости охлаждения на электрическое сопротивление. Влияние максимальное для нихрома 80/20 и нихрома 70/30 и умеренное для сплава 60/15 . Для сплава 35Ni20Cr значительного размерного эффекта не наблюдалось.
Электрический резистивный нагревательный элемент использовался в течение длительного периода времени. Поэтому многие конструкции усовершенствованы для обеспечения превосходных характеристик. Очень важно проверить все факторы, которые позволят создать нагреватель, который будет предлагать удовлетворительные функциональные возможности по доступной цене. Для выполнения этой задачи необходимо учитывать следующие факторы:
Механические воздействия: если нагретое оборудование должно подвергнуться серьезному механическому удару, метод установки нагревательных элементов должен иметь первостепенное значение.
Температура: это основной фактор при выборе сплава и размера нагревательного материала. Применение нагревательного элемента указывает требуемую температуру. Также важно различать температуру окружающей среды и температуру резистивного провода.
Требуемое пространство: Пространство, вводимое для установки нагревателя, обычно регулируется. Это говорит о том, что достаточное пространство может быть непрактичным. Для равномерного поджаривания хлеба в тостере материал следует держать подальше от поверхности, но для оборудования должно быть достаточно места смещения.
Атмосфера: указывает, что газы или твердые частицы взаимодействуют с нагревателем. Защитный слой в печи или брызги в жаровне обычно определяются.
Температурный цикл: Подходящие условия работы для нагревательного элемента - поддержание постоянной температуры. Обычно это непрактично. Лабораторные испытания показали, что при повышенной рабочей температуре, такой как 800 ° C и выше, обычный включенный нагреватель имеет длительный общий срок службы. Из-за выдающегося срока службы нецикличного нагревателя многие испытания рассчитаны на высокую скорость цикла. Время цикла определяется продолжительностью, необходимой для переключения устройства между стабилизированной температурой испытания и комнатной температурой.
Безопасность: Необходимо соблюдать меры безопасности при работе с приборами, работающими с высокой температурой или с электрическими проводниками. Установка приборов за ограждениями может вызвать более резкое повышение температуры, чем ожидалось.
Плотность мощности: важным фактором, который следует понимать, является плотность мощности, показывающая число, выражающее мощность, рассеиваемую на единицу площади. Для более высоких нагрузок требуются более высокие температуры. Выбор максимального значения является подходящей концепцией конструкции, поскольку он относится к минимальному количеству материала, обеспечивая рентабельную систему при подходящем сроке службы. Это достигается сочетанием наименьшего поперечного сечения проводника и подходящего удельного сопротивления. В нагревательных спиралях и лентах печи самонагревание между контурами допускается за счет излучения витков катушки.
Когда был открыт нихром 80 , были предприняты усилия по снижению стоимости материала за счет уменьшения содержания никеля и хрома . Были испытаны несколько сплавов, и многие из них не прошли испытания. В последние годы усовершенствования в процессе плавления сплавов и более чистое сырье стимулировали производство материала нихрома 60 с долговечными свойствами, аналогичными или даже лучшими, чем у нихрома 80 для нескольких температурных пределов. Нихром 80 предпочтителен, когда материал должен подвергаться воздействию предельной температуры. Хотя в различных приложениях, нихром С можно успешно использовать, так как он дает возможность снизить стоимость.
Поскольку сплавы для нагревателей вытягиваются, прокатываются до сопротивления, пользователи обычно просят вытягивать сплав для получения такого же сопротивления в Ом на м, как у нихрома 80 . Поскольку у нихрома 60 более высокое удельное сопротивление, диаметр проволоки будет номинально больше, чтобы соответствовать этому. Это относится к температуре приложения, которая определяется удельной мощностью, которая будет уменьшена. Это снижение температуры небольшое, но правильное, так как срок службы обратно пропорционален температуре.
Нихром 60 не используется в промышленных печах из-за того, что себестоимость всей установки печи превышает стоимость нагревательных элементов, поэтому в печах используются нихром марок 80, 70/30 или 35/20 .
Диаметр (мм)
Допуск диаметра
Площадь поперечного сечения (мм²>)
NI80CR20
NI60CR15
Допуск сопротивления материала (%)
Сопротивление на метр (20 ° C Ом / м)
Длина на кг (м / кг)
Вес на метр (кг / м)
0,020 мм
± 0,003
0,000314 мм²
3472
-
3567
± 15%
0,025 мм
0,000491 мм²
2220
2281
0,028 мм
0,000616 мм²
1770
1818 г.
0,032 мм
0,000804 мм²
1356
1393
± 14%
0,036 мм
0,001018 мм²
1071
1100
0,040 мм
± 0,004
0,001257 мм²
867
891
± 13%
0,045 мм
0,001591 мм²
685
74828
0,00001
704
76649
0,050 мм
0,001964 мм²
555,1
60617
0,00002
570,3
62092
± 12%
0,060 мм
0,002828 мм²
385,5
42097
396,0
43122
± 11%
0,070 мм
± 0,005
0,003849 мм²
283,2
30930
0,00003
291,0
31683
± 10%
0,080 мм
0,005027 мм²
216,9
23682
0,00004
222,8
24259
0,000041
0,100 мм
± 0,006
0,007854 мм²
138,8
15158
0,000065
142,6
15527
0,000064
± 9%
0,120 мм
0,01131 мм²
96,38
10526
0,000095
99,03
10788
0,000092
0,132 мм
± 0,007
0,01369 мм²
79,62
8697
0,00011
81,81
8907
± 8%
0,150 мм
± 0,008
0,01767 мм²
61,68
6738
0,00014
63,38
6901
0,152 мм
0,01815 мм²
60,05
6557
0,00015
61,70
6720
0,170 мм
0,02270 мм²
48,02
5243
0,00019
49,34
5373
0,00018
0,173 мм
0,02351 мм²
46,37
5062
0,00020
47,64
5186
0,190 мм
± 0,009
0,02835 мм²
38,44
4198
0,00023
39,50
4301
0,193 мм
0,02926 мм²
37,24
4069
0,00025
38,27
4168
0,00024
0,210 мм
± 0,010
0,03464 мм²
31,47
3437
0,00029
32,34
3521
0,00028
0,250 мм
0,04909 мм²
22,21
2425
0,00041
22,82
2484
0,00040
0,270 мм
± 0,012
0,05726 мм²
19.04
2079
0,00048
19,56
2129
0,00046
± 7%
0,280 мм
± 0,013
0,06158 мм²
17,70
1933 г.
0,00052
18,19
1980 г.
0,00051
0,290 мм
0,06605 мм²
16,50
1802 г.
0,00055
16,96
1846 г.
0,00054
0,300 мм
0,07070 мм²
15.41
1684
0,00059
15,84
1724
0,00058
0,310 мм
0,07548 мм²
14,44
1577
0,00063
14,84
1615
0,00061
0,315 мм
0,07794 мм²
13,98
1527
0,00065
14,37
1564
0,00064
0,345 мм
0,09349 мм²
11,66
1273
0,00079
11,98
1304
0,00077
0,350 мм
0,09621 мм²
11,33
1237
0,00080
11,64
1267
0,00078
0,355 мм
0,09899 мм²
11.01
1203
0,00083
11.31
1232
0,00081
0,375 мм
± 0,015
0,11046 мм²
9,87
1078
0,00093
10,14
1104
0,00091
0,400 мм
± 0,016
0,125 мм²7
8,674
947
0,00105
8,913
970
0,00103
0,450 мм
0,1591 мм²
6,853
748
0,00133
7,042
766
0,00130
0,475 мм
0,1772 мм²
6,153
672
0,00148
6,323
688
0,00145
0,500 мм
0,1963 мм²
5,551
606
0,00164
5,704
621
0,00161
0,560 мм
0,2463 мм²
4,424
483,3
0,00206
4,546
495,0
0,00202
Возврат к списку