Nichrom wird häufig bei der Herstellung elektrischer Heizöfen in allen Industriezweigen verwendet, hauptsächlich in Röst- und Trockenöfen. Für Drahtheizungen wird hauptsächlich Nichromdraht verwendet, und für Bandheizungen wird Nichromband verwendet. Für die metallurgische und chemische Industrie wird Nichrom zur Herstellung von Teilen verwendet, die lange Zeit in aggressiven Umgebungen bei hohen Temperaturen betrieben werden können. Nichrom wird häufig in der Automobil- und Elektroindustrie verwendet. Alle Geräte, die das komfortable Funktionieren der Menschheit gewährleisten, enthalten Elemente von Nichrom.
Dazu gehören Funkgeräte und alle Arten von Geräten, Klimaanlagen, Zigarettenanzünder in Autos und Warmwasserbereiter. Die Wissenschaft ist zu dem Schluss gekommen, dass der weitere wissenschaftliche und technologische Fortschritt von bestimmten Fähigkeiten von Nichromlegierungen abhängt.
Ihr Nichromdraht wird auch als Schneidelement verwendet, da er lange seine ideale Form behält und sich durch höchste Festigkeit auszeichnet. Es macht keinen Sinn, die Grenzen der Anwendungsbereiche von Nichrom festzulegen; viel richtiger und einfacher ist es zu sagen, dass Nichrom überall dort eingesetzt wird, wo hohe Temperaturen über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden.
Werkzeuge:
Nichrome, Fechral
Die Nichromlegierungen X20N80 und X15N60 sind Legierungen mit hohem elektrischem Widerstand. Х20Н80 und Х15Н60 sind weit verbreitet und werden zur Herstellung von elektrischen Heizelementen verwendet, die lange Zeit an der Luft bei Temperaturen von 1000–1300 ° C arbeiten, Draht- und Bandwiderständen sowie Rheostatelementen. Nichrom ist eine hitzebeständige Legierung ein niedriger Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands, ein hoher elektrischer Widerstand und eine hohe Korrosionsbeständigkeit unter dem Einfluss von Luft oder anderen gasförmigen Medien bei hohen Temperaturen. Der Oxidfilm hat eine hohe Dichte. Diese beiden Faktoren sorgen für eine hohe Hitzebeständigkeit von Nichrom X20N80 und X15N60.
Die Fechral-Legierung X23Yu5T gehört ebenfalls zu den Legierungen mit hohem elektrischen Widerstand und zeichnet sich ebenfalls durch die oben genannten Eigenschaften und Anwendungen aus. Aber Fechral ist eine Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung, Nichrom ist eine Chrom-Nickel-Legierung.
Х20Н80 und Х15Н60 kombinieren hohe Hitzebeständigkeit mit guter Herstellbarkeit (Band, Streifen und dünner Nichromdraht können hergestellt werden). Diese Legierungen sind hitzebeständiger als Ferchral, enthalten aber im Gegensatz zu letzterem seltenes und teures Nickel. Fechral ist billiger als Nichrom und weist eine höhere Hitzebeständigkeit auf, ist jedoch härter und zerbrechlicher als Nichrom und daher technologisch weniger fortschrittlich (Bänder und dünner Fechraldraht können nicht hergestellt werden).
Unter den verschiedenen Produkten sind Nichromdraht, Band, Nichromstreifen X20N80 und X15N60 sowie Fechraldraht X23Yu5T am weitesten verbreitet.
Draht ist ein Halbzeug mit einem Querschnitt konstanter Abmessungen, das zu einer Spule gerollt oder auf eine Spule gewickelt wird und durch Walzen, Pressen oder Ziehen hergestellt wird (gemäß GOST 25501-82).
Band ist ein Halbzeug mit rechteckigem Querschnitt und einer Dicke von über 0,1 mm in Rollen, das durch Walzen oder elektrolytisches Verfahren (gemäß GOST 25501-82) hergestellt wird.
Band ist ein flaches Halbzeug mit rechteckigem Querschnitt mit einem Längen-Breiten-Verhältnis von mindestens 5 und einer Dicke von über 0,1 mm, das durch Walzen oder Schneiden von Blechen und Bändern hergestellt wird (gemäß GOST 25501-82).
Legierung X20N80
Nichrome X20N80 – Nichromlegierung der folgenden Zusammensetzung: Ni (73–78 %); Cr (19–21 %); Si (1 %); Mn (0,7 %); der Rest ist Fe. Manchmal wird die Legierung mit Seltenerdmetallen legiert, um eine längere Lebensdauer zu erreichen.
Nichrome X20N80, insbesondere Draht, ist das flüssigste Nichrome-Sortiment. Nichrom-Bänder und -Streifen bleiben im Vergleich zu Drähten weniger beliebt, sind aber gefragter als Stäbe und Bleche. Es ist allgemein anerkannt, dass die Sorte X20N80 etwa 20 % Chrom und 80 % Nickel enthält, dies entspricht jedoch nicht ganz GOST, das eine Mikrolegierung von Präzisionslegierungen zur Verbesserung ihrer Verbrauchereigenschaften ermöglicht.
Der Name eines solchen Materials wie Nichrom Es besteht aus seinen beiden Hauptbestandteilen Nickel und Chrom. Es enthält viele weitere Zusatzstoffe – Eisen, Titan, Phosphor, Mangan, Kohlenstoff.
Hoher elektrischer Widerstand und hoher Schmelzpunkt – bis zu 1200 Grad – ermöglichen den Einsatz bei der Herstellung von Hochtemperatur-Heizelementen, die auch bei extremen Belastungen hervorragend funktionieren.
Nichrom gibt es in mehreren Haupttypen. Legierung N – für Heizelemente, S – für Widerstandseinheiten, Legierungsheizelement – für verschiedene elektrische Rohrheizkörper.
Die Duktilität der Nickel-Chrom-Legierung ist so hoch, dass daraus beliebige Produkte hergestellt werden können, die sich durch eine hohe Festigkeit auszeichnen. Es kann gestanzt, geschärft, geschweißt usw. werden.
Nichrome – Eigenschaften, Anwendung und Funktionen
Nichrom ist die allgemeine Bezeichnung für eine Gruppe von Legierungen, die je nach Legierungsmarke aus 55–78 % Nickel, 15–23 % Chrom, mit Zusatz von Mangan, Silizium, Eisen, Aluminium besteht.
Die erste Nichromlegierung wurde 1905 in den USA von A. Marsh von der Driver-Harris Company entwickelt.
Physikalische Eigenschaften
spezifischer elektrischer Widerstand - 1,05 ÷ 1,3 Ohm mm²/m (abhängig von der Legierungssorte)
Dichte - 8200-8500 kg/m³
Schmelzpunkt - 1100-1400 °C
Betriebstemperatur - 800-1100 °C
spezifische Wärmekapazität - 0,45 kJ/(kg K) bei 25 °C
Zugfestigkeit - 0,65-0,70 GPa
Anwendung
Nichrom hat eine hohe Hitzebeständigkeit in einer oxidierenden Atmosphäre (bis zu 1250 °C), einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand (1,05–1,4 Ohm mm²/m) und einen minimalen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands. Es weist eine erhöhte Hitzebeständigkeit, Kriechfestigkeit und Duktilität auf und behält seine Form gut. Nichrom ist eine teure Legierung, aber angesichts seiner Haltbarkeit und Zuverlässigkeit erscheint der Preis nicht überhöht.
Nichrom wird häufig verwendet:
zur Herstellung von Heizelementen in Hochtemperatur-Elektroöfen, Röst- und Trockenöfen, diversen Elektrowärmegeräten;
als hitzebeständige (hitzebeständige) Legierung und chemisch beständige Legierung in bestimmten aggressiven Umgebungen;
in Teilen, die bei hohen Temperaturen betrieben werden, Widerstandselemente, Rheostate;
als Unterschicht und hitzebeständige Beschichtung für das Gasthermische Spritzen.
Die hohe Plastizität von Nichrom ermöglicht das Schweißen, Drehen, Ziehen, Stanzen und andere Arten der mechanischen Bearbeitung.
Nichrom-Draht
Seine Oxidationsfähigkeit und Feuerfestigkeit hängen davon ab, wie viel Chrom in der Legierung enthalten ist. Je höher sein Gehalt, desto mehr Cr2O3 ist im Schutzfilm einer bestimmten Legierung enthalten, was wiederum eine höhere Feuerfestigkeit und eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation bestimmt. Eine Erhöhung des Chromgehalts führt aber auch dazu, dass sich die Bearbeitbarkeit des Materials verschlechtert und ab einem Chromgehalt von 30 Prozent Vorgänge wie Ziehen und Kaltwalzen unmöglich werden. Dabei ist der Chromgehalt in Legierungen üblicherweise auf 20 Prozent begrenzt.
Wenn einer Legierung Eisen zugesetzt wird, verbessert sich ihre Bearbeitbarkeit und ihr spezifischer Widerstand steigt, aber ihre Eigenschaften wie der Temperaturkoeffizient des Widerstands und die Wärmebeständigkeit verschlechtern sich. Wenn die Betriebstemperatur 1000 °C nicht überschreitet, ist die Verwendung einer ternären Legierung zulässig, da diese nicht so teuer ist und weniger seltenes Nickel enthält.
Nichromreiches Eisen (ein Fremdbegriff, diese Legierung ist dort sehr verbreitet, bei uns ist es die X25N20-Legierung) ist günstiger, benötigt zur Herstellung weniger Nickel, zeichnet sich aber gleichzeitig durch hohe mechanische Eigenschaften aus. Sein Nachteil ist seine geringe Hitzebeständigkeit, weshalb es in Öfen mit Temperaturen von nicht mehr als 900 °C verwendet wird. Nichrome sind nichtmagnetische Legierungen, die in Form von Drähten und Bändern hergestellt werden.
Nichrome stammt aus dem Jahr 1906, als es von Marsh vorgeschlagen wurde. Mittlerweile wird es von vielen ausländischen Unternehmen hergestellt und hat unterschiedliche Namen. Nichrom wird in Form von Doppel- und Dreifachlegierungen hergestellt. Es gibt Marken, denen Molybdän zugesetzt ist. Die Doppellegierung in unserem Land (X20N80) enthält 20-23 % Chrom und 75-78 % Nickel. Unter dem Markennamen X20N80T wird auch eine titanhaltige Legierung hergestellt, deren Einsatz jedoch aufgrund der geringeren Hitzebeständigkeit eingeschränkt ist. Dreifachlegierungen (X15N60) enthalten: Chrom (15–18 %), Nickel (55–61 %). Aufgrund der hohen Kosten und der Knappheit von Nichrom wird intensiv nach günstigeren und leichter zugänglichen Legierungen gesucht, die es unter bestimmten Bedingungen vollständig ersetzen können.
Nichrom- eine Legierung bestehend aus folgenden Elementen: Ni (55-78 %); Cr (15–23 %); Mn (1,5 %); der Rest ist Fe. Nichrom-Widerstand 1,0-1,1 10 6 Ohm m, Dichte- 8200-8500 kg/m3, Schmelzpunkt - 1100-1400 °C. Nichrom weist hohe Betriebstemperaturen (bis zu 1100 °C) und mechanische Festigkeit (Zugfestigkeit 0,65–0,70 GPa) auf. Diese Legierung aus Chrom und Nickel wird zur Herstellung von Heizelementen für Labor- und Industrieöfen, Öfen und Lötkolben verwendet.
Chemische Zusammensetzung von Nichrom (X20N80, X15N60). Nichrome-Verleih.
Gemäß GOST 10994-74 chemische Zusammensetzung Nichrom Х20Н80: Chromgehalt Cr 20,0-23,0 %, Nickel Ni – der Rest, Eisen Fe – nicht mehr als 1,5 %, Aluminium Al – nicht mehr als 0,20 %, Titan Ti – nicht mehr als 0,30 % i.d. .d. Insgesamt erreichen diese Elemente zusammen mit Chrom maximal 27,35 %. In Nichrom X15N60 beträgt der Nickelgehalt laut GOST 55,0-61,0 %.
Nichrom: Draht, Schleife, Kreis, Blatt. Besonders verbreitet ist Nichrom in Form von Draht Х20Н80 verschiedene Größen.
Anwendung von Nichrom
Nichrom wird in Elektroheizungen für Öfen aller Branchen, Haushaltsgeräten und Wärmegeräten verwendet. Weit verbreitet in Hochtemperatur-Elektroöfen, Röst- und Trockenöfen und verschiedenen elektrischen Wärmegeräten. Wird als Heiz- und Widerstandselement verwendet. Es verfügt über eine erhöhte Hitzebeständigkeit, Kriechfestigkeit, Duktilität und Formstabilität. Nichrom wird auch als hitzebeständige (hitzebeständige) Legierung und als chemisch beständige Legierung in bestimmten aggressiven Umgebungen verwendet.
Insbesondere Marke Nichrome Х20Н80 ist ein Material für Heizelemente industrieller Elektroöfen und verschiedener elektrischer Heizgeräte. Es wird empfohlen, für Heizgeräte elektrothermische Geräte mit erhöhter Zuverlässigkeit zu verwenden. Nichrom Х15Н60 zur Herstellung der gleichen Produkte verwendet wie Х20Н80, und wird auch in elektronischen Produkten und bei der Herstellung von nicht präzisen Widerständen verwendet.
Berücksichtigt werden die Zusammensetzung und die grundlegenden physikalischen Eigenschaften von Nichrom: elektrischer Widerstand, Schmelzpunkt, maximale Betriebstemperatur, spezifische Wärmekapazität, thermischer Längenausdehnungskoeffizient, Dichte von Nichrom und seine Wärmeleitfähigkeit.
Die Eigenschaften in den Tabellen sind für folgende Marken angegeben:
- Ferronichrom X15H60;
- Nichrom X20N80;
- Nikrothal 80-Legierung;
- eine Legierung mit 10 % Chrom und 90 % .
Spezifischer Widerstand von Nichrom, sein Schmelzpunkt und Anwendungen
Die Tabelle zeigt den elektrischen Widerstand von Nichrom in Abhängigkeit von der Temperatur im Bereich von 20 bis 1200 °C. Der spezifische Widerstand von Nichrom wird in µOhm·m angegeben. Beispielsweise hat Nichrom X20N80-N bei einer Temperatur von 900 °C einen spezifischen elektrischen Widerstand von 1,149 Mikro-Ohm-m (oder 1,149 10 -6 Ohm-m).
Mit steigender Temperatur steigt der spezifische Widerstand von Nichrom. Während des Erhitzungsprozesses kann der Anstieg des Nichrom-Widerstands als Funktion der Temperatur 7...11 % im Bereich von 20...1200 °C betragen. Eine direkte lineare Abhängigkeit des spezifischen Widerstands von der Temperatur ist jedoch nur für Ferronichrom X15N60 charakteristisch, das eine große Menge Eisen enthält.
Ni-Cr-Legierungen mit niedrigem Eisengehalt weisen eine andere Abhängigkeit des Widerstands von der Temperatur auf: Nichrom X20N80 zeigt eine Abnahme des spezifischen Widerstands im Bereich von 500 bis 900 °C; Der spezifische Widerstand von Nikrothal 80 Nichrom ist im Bereich von 400 bis 900 °C temperaturunabhängig.
| Temperatur, °C | Х15Н60 | Х20Н80-Н | Nikrothal 80 |
|---|---|---|---|
| 20 | 1,12 | 1,13 | 1,09 |
| 100 | 1,135 | 1,137 | 1,101 |
| 200 | 1,152 | 1,147 | 1,112 |
| 300 | 1,172 | 1,155 | 1,123 |
| 400 | 1,189 | 1,163 | 1,134 |
| 500 | 1,203 | 1,166 | 1,134 |
| 600 | 1,213 | 1,156 | 1,134 |
| 700 | 1,213 | 1,148 | 1,134 |
| 800 | 1,22 | 1,147 | 1,134 |
| 900 | 1,229 | 1,149 | 1,134 |
| 1000 | 1,238 | 1,158 | 1,145 |
| 1100 | 1,248 | 1,167 | 1,155 |
| 1200 | — | 1,175 | 1,166 |
Der Schmelzpunkt von Nichrom liegt bei 1400 °C. Ferronichrome X15N60 hat einen etwas niedrigeren Schmelzpunkt. Die maximale Betriebstemperatur der betrachteten Legierungen beträgt 1125...1200°C.
Der Hauptzweck von Nichrom besteht darin, es in Form von Bändern und Drähten für elektrische Heizgeräte zu verwenden. Es ist darauf hinzuweisen, dass Die maximale Temperatur für die Verwendung von Nichromdraht hängt maßgeblich von seinem Durchmesser ab. Laut GOST 12766.1-90 beträgt beispielsweise für den Draht X20N80-N mit einem Durchmesser von 0,2 mm die maximale Betriebstemperatur in Luft nur 950 °C. Durch Erhöhen des Durchmessers eines solchen Drahtes auf 1 mm kann seine Betriebstemperatur 1100 °C erreichen.
Wärmekapazität, lineare Ausdehnung, Dichte und Wärmeleitfähigkeit von Nichrom
Die Tabelle zeigt die folgenden physikalischen Eigenschaften von Nichrom: spezifische Wärme bei 25 °C, durchschnittlicher thermischer Längenausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich von 20 bis 1000 °C und Dichte von Nichrom bei 25 °C.
Es ist zu beachten, dass die betrachteten Nichromsorten ähnliche Werte der physikalischen Eigenschaften aufweisen. Die Dichte von Nichrom liegt im Bereich von 8200...8660 kg/m 3 und nimmt mit zunehmendem Nickelgehalt in der Legierung zu. Nichrom hat bei 20...1000°C einen Wert von (17...18)·10 -6 Grad -1. Die spezifische Wärmekapazität von Nichrom beträgt je nach Marke 440...460 J/(kg Grad).
Die Wärmeleitfähigkeit von Nichrom liegt bei etwa c. Die Tabelle zeigt Daten zur Wärmeleitfähigkeit der betrachteten Legierungen bei verschiedenen Temperaturen im Bereich von 0 bis 600 °C.
Die Wärmeleitfähigkeit von Nichrom erhöht sich beim Erhitzen. Mit zunehmendem Nickelgehalt in der Legierung steigt ihr Wärmeleitfähigkeitskoeffizient. Beispielsweise weist eine Legierung mit 10 % Cr und 90 % Ni die höchste Wärmeleitfähigkeit aller betrachteten Legierungen auf, nämlich 17,4 W/(m Grad) bei 20 °C.
| t, °С → | 0 | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nichrom (10 % Cr + 90 % Ni) | 17,1 | 17,4 | 18,9 | 20,9 | 22,8 | 24,7 | — | — |
| Х15Н60 | 11,8 | — | 13,3 | 14,6 | 16,1 | 17,5 | — | — |
| Х20Н80-Н | 12,2 | 13,6 | 13,8 | 15,6 | 17,2 | 18,9 | — | 22,6 |
| Nikrothal 80 | — | 15 | 15 | 15 | 15 | 17 | 19 | 21 |
Quellen:
- GOST 10994-74 Präzisionslegierungen. Briefmarken.
- GOST 12766.1-90 Draht aus Präzisionslegierungen mit hohem elektrischem Widerstand. Technische Bedingungen.
- GOST 12766.3-90 Kalibrierte Präzisionslegierungen mit hohem elektrischem Widerstand. Technische Bedingungen.
- Website www.kanthal.com
Diese Legierung erzeugt im Gegensatz zu Eisen keine Funken, rostet nicht und gibt keinen brennenden Geruch oder Geschmack ab, was für die Lebensmittelindustrie sehr wichtig ist. Aufgrund des minimalen Wärmeausdehnungskoeffizienten hängt der Nichromfaden (Spirale) beim Erhitzen nicht durch.
Spezifisches Gewicht von Nichrom
Dichte - 8200−8500 kg/m³
Spezifische Wärmekapazität von Nichrom
Spezifische Wärmekapazität – 450 J/(kg K) bei 25 °C
Abhängigkeit der Betriebstemperatur °C vom Durchmesser des Heizelements (mm)
| Legierungssorte | Elektrischer Widerstand, µOhm m | Ø 0,2 mm | Ø 0,4 mm | Ø1 mm | Ø 3 mm | Ø 6 mm |
| Х15У5 | 1,29 | 700 | 850 | 900 | 850 | 1000 |
| Х23У5 | 1,35 | 950 | 1025 | 1110 | 1150 | 1210 |
| Х23У5Т | 1,39 | 955 | 1075 | 1225 | 1350 | 1400 |
| Х27У5Т | 1,47 | 954 | 1075 | 1200 | 1300 | 1350 |
| Х15Н60 (Х10Н60-Н) | 1,11−1,12 | 900 | 950 | 1000 | 1075 | 1125 |
| Х20Н80 (Х20Н80-Н) | 1,08−1,13 | 955 | 1005 | 1100 | 1150 | 1200 |
| ХН70У-Н | 1,3 | 955 | 1005 | 1100 | 1175 | 1200 |
| ХН20УС | 1,02 | 900 | 950 | 1000 | 1050 | 1100 |
Anwendung
Herstellung von Heizelementen für Trocken- und Brennöfen, Heißluftpistolen, Haartrockner, Herstellung von Elektroherden für den Haushalt, Bügeleisen und Toastern.
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