Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 0

Все о нихромовой проволоке

Физические свойства фехрали GS SY

Сплав Удлинение при разрыве (%) Предел прочности на разрыв Н/мм2 Плотность г/см3 Максимальная температура продолжительной работы (°C) Удельное электрическое сопротивление (Ωмм2/м) Температура плавления (°C) Коэффициент линейного расширения (αx10−6/°С) Теплопроводность (KJ/m*h*°C) Срок службы, ч
Х21Ю4 ›12 590−690 7.15 750 1.30 ±0.05 1500 15.8 52.4 ›4 000
Х21Ю6Б ›12 580−680 7.40 650 1.25 ±0.05 1450 15,4 52.7 580−680
Х27Ю7М ›12 630−780 7.25 1250 1.35 ±0.05 1500 15.0 60.2 ›4 000

Поставщик

Поставщик «Auremo» — признанный эксперт на рынке цветного и нержавеющего металлопроката — предлагает сегодня купить новую фехраль GS SY оптом или в рассрочку:. Цена заказа зависит от объема и дополнительных условий поставки. Купить новую фехраль сегодня. Ждем ваших заказов. Лучшая цена от поставщика.

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.

Свойства фехраля

В сравнении с остальными металлическими сплавами фехраль обладает меньшей плотностью — не более 7210 кг/м3. Металл плавится при температуре в 1500 градусов и значительно увеличивается в размерах при нагревании. Магнитен за счет большой доли железа в составе, обладает коэффициентом линейного расширения, равным 0,000015 1/K.

Основное свойство, характеризующее сплавы и проволоку из фехраля, это сопротивление электричеству, равное 1,39 мкОм*м. Благодаря данному параметру сплав широко применяется для создания различных нагревательных элементов.

Фехралю присущи определенные антикоррозионные свойства: он устойчив к окислению даже при воздействии серных соединений, что немаловажно для металлургической промышленности. По твердости сплав фехраля сопоставим с малоуглеродистой сталью

Параметр колеблется от 20 до 25 единиц по шкале Роквелла. Низкая прочность на разрыв — около 735 МПа — приводит к снижению пластичности. Для большинства марок проволоки удлинение на растяжение не превышает 16 %. Хрупкость проволоки во многом зависит от данных свойств. По этой причине фехралевые спирали наматываются после нагрева металла до 300-400 градусов

По твердости сплав фехраля сопоставим с малоуглеродистой сталью. Параметр колеблется от 20 до 25 единиц по шкале Роквелла. Низкая прочность на разрыв — около 735 МПа — приводит к снижению пластичности. Для большинства марок проволоки удлинение на растяжение не превышает 16 %. Хрупкость проволоки во многом зависит от данных свойств. По этой причине фехралевые спирали наматываются после нагрева металла до 300-400 градусов.

Сплав фехраля выдерживает высокие температуры, что позволяет сохранить его свойства при работе до 1400 градусов. Ситуация несколько меняется при температурной нагрузке, то есть включении и выключении нагревателя. Подобные напряжения, накладывающиеся на увеличение объема металла и хрупкость, приводят к появлению трещин.

Это сокращает эксплуатационный срок фехраля в несколько раз в условиях цикличного изменения температуры.

Немного матчасти

Подавляющее число начинающих вейперов предпочитают приобретать новые парогенераторы и с опасением относятся к самостоятельной перемотке атомайзеров. По большому счету новички попросту боятся сделать что-то не так, что приведет к поломке самого девайса. Опытные же е-курильщики напрочь лишены страха в этом плане.

Они уже несколько иначе смотря на самостоятельную перемотку испарителя, аргументируя этот процесс следующими преимуществами:

  1. Наличие возможности создавать собственные спирали со всевозможным сопротивлением.
    Те, кто любит легкое, непринужденное парение могут настроить очень низкое сопротивление в размере 0,1 Ом. Ну а любителям чего-то более серьезного можно создать сопротивление в 1,8 Ом.
  2. Хорошая возможность сэкономить деньги.
    Осуществляя самостоятельную перемотку атомайзера можно сэкономить приличную сумму. Расходники для обслуживания испарителя стоят гораздо дешевле, нежели сама фабричная сменная «голова».
  3. Осуществляя перемотку парогенератора собственными силами, любой вейпер может добиться определенных параметров парения: объем пара, насыщенность вкуса, сила удара по горлу и т.п.
    И если для начинающего е-курильщика эти параметры дело пустяковое, то опытные вейперы очень скрупулезно относятся к ним, пытаясь настроить свой девайс под себя, под свои личные предпочтения.

А еще частота и качество перемотки испарителя прямо пропорциональны чувству собственной важности среди других курильщиков электронных сигарет. А это, между прочим, очень весомая причина в любой субкультуре

Основные качества Х23Ю5

Фехраль является идеальным сплавом, сочетающим жаростойкость до 1450 °C со значительным удельным электрическим сопротивлением (1,20−1,30 Омxмм2/м), неизменным при самых крайних температурах. Эти свойства позволяют широко применять сплав при изготовлении нагревательных приборов. Такая проволока обладает целым рядом других достоинств: она имеет прекрасную коррозийную стойкость в вакууме, окислительных серо-, углеродосодержащих средах, аргоне, на воздухе. Обладает небольшим удельным весом 7,2г/см3, но зато большим пределом текучести, что позволяет применять проволоку минимального диаметра, имеет прекрасную стойкость к механическим нагрузкам. Основным преимуществом фехрали, конечно же, является небольшая стоимость: 20% от стоимости подобных материалов. Среди недостатков сплава можно назвать только его хрупкость, которая существенно усложняет процесс производства лент и тонких проволок. Это устраняется при помощи добавок никеля или аналогичных элементов, но при этом, увеличивается конечная стоимость материала.

Виды фехралей

Марка сплава Состав Температура плавления Другие названия
Х27Ю5Т 26—28 % Хром, ~65-68 % Железо, 5—5,8 % Алюминий, 0,15—0,4 % Титан 1450 °C
Х23Ю5Т — сплав 875 (W-KA1) 22—24 % Хром, 69—72 % Железо, 5—5,8 % Алюминий, 0,15—0,4 % Титан 1500 °C Kanthal A1, Alloy 875, Resistohm 145, Aluchrom 0, Alchrome 875, мегапир GS SY, еврофехраль
Х23Ю5 — сплав 837 (W-KAF) 23 % Хром, 71,7 % Железо, 5,3 % Алюминий 1500 °C Kanthal AF, Resistohm Y, Aluchrom Y, Alloy 837, мегапир, GS SY, еврофехраль
Х15Ю5 15 % Хром, 79,7 % Железо, 5,3 % Алюминий 1500 °C Kanthal AF, Resistohm Y, Aluchrom Y, Alloy 837, мегапир, GS SY, еврофехраль

Применение

Х27Ю5Т — для нагревательных элементов с предельной рабочей температурой 1350 °C в промышленных и лабораторных печах.

Х23Ю5Т — твёрдый, хрупкий сплав, с трудом поддающийся обработке, обладает высоким удельным электрическим сопротивлением (1,2—1,3 мкОм·м). Плотность 7100—7300 кг/м³, температура плавления около 1450 °C. Наибольшая рабочая температура 1350—1400 °C. Применяется для мощных электронагревательных устройств, лабораторных и промышленных печей. К недостаткам следует отнести общее свойство фехралей — рекристаллизационный порог в интервале температур 600—650 °C, что затрудняет использование данного сплава в термоциклическом режиме, а также невысокую пластичность. Также, этот сплав используется как один из наиболее популярных материалов для изготовления нагревательных спиралей в электронных сигаретах.

Х15Ю5 — имеет плотность 7,1 г/см³, температура плавления около 1450 °C. Наибольшая рабочая температура 750—950 °C. Применяется для мощных электронагревательных устройств, производства блоков резисторов и элементов сопротивления.

GS23-5 (Х23Ю5Т-Н-Ви) — это улучшенный вариант сплава Х23Ю5Т. Благодаря введению специальной лигатуры удалось существенно улучшить его физические свойства, что существенно облегчает навивку спиралей. Выдерживает рабочие температуры до 1350 °C. К недостаткам следует отнести общее свойство фехралей — рекристаллизационный порог в интервале температур 600—650 °C, что затрудняет использование данного сплава в термоциклическом режиме.

GS T (Х23Ю5-Н-Ви) — широко используется в высокотемпературных электропечах, печах обжига и сушки, различных электрических аппаратах теплового действия. Оптимален для использования в производстве трубчатых электрических нагревателей (ТЭН) и бытовых приборах.

Мегапир-150 — широко используется для производства резистивных элементов, в электропечах и различных электрических аппаратах теплового действия.

Мегапир-200 — используется в высокотемпературных электропечах, печах обжига и сушки, различных электрических аппаратах теплового действия, а также для производства резистивных элементов.

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.

Рейтинг: /5 —
голосов

Справочные таблицы

Электрическое сопротивление — это одна из самых важных характеристик нихрома.

Оно определяется многими факторами, в частности электрическое сопротивление нихрома зависит от размеров проволоки или ленты, марки сплава.

Общая формула для активного сопротивления имеет вид:

R = ρ · l / S

R — активное электрическое сопротивление (Ом), ρ- удельное электрическое сопротивление (Ом·мм), l- длина проводника (м), S — площадь сечения (мм2)

Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой проволоки Х20Н80

1 Ø 0,1 137,00
2 Ø 0,2 34,60
3 Ø 0,3 15,71
4 Ø 0,4 8,75
5 Ø 0,5 5,60
6 Ø 0,6 3,93
7 Ø 0,7 2,89
8 Ø 0,8 2,2
9 Ø 0,9 1,70
10 Ø 1,0 1,40
11 Ø 1,2 0,97
12 Ø 1,5 0,62
13 Ø 2,0 0,35
14 Ø 2,2 0,31
15 Ø 2,5 0,22
16 Ø 3,0 0,16
17 Ø 3,5 0,11
18 Ø 4,0 0,087
19 Ø 4,5 0,069
20 Ø 5,0 0,056
21 Ø 5,5 0,046
22 Ø 6,0 0,039
23 Ø 6,5 0,0333
24 Ø 7,0 0,029
25 Ø 7,5 0,025
26 Ø 8,0 0,022
27 Ø 8,5 0,019
28 Ø 9,0 0,017
29 Ø 10,0 0,014

Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой ленты Х20Н80

1 0,1×20 2 0,55
2 0,2×60 12 0,092
3 0,3×2 0,6 1,833
4 0,3×250 75 0,015
5 0,3×400 120 0,009
6 0,5×6 3 0,367
7 0,5×8 4 0,275
8 1,0×6 6 0,183
9 1,0×10 10 0,11
10 1,5×10 15 0,073
11 1,0×15 15 0,073
12 1,5×15 22,5 0,049
13 1,0×20 20 0,055
14 1,2×20 24 0,046
15 2,0×20 40 0,028
16 2,0×25 50 0,022
17 2,0×40 80 0,014
18 2,5×20 50 0,022
19 3,0×20 60 0,018
20 3,0×30 90 0,012
21 3,0×40 120 0,009
22 3,2×40 128 0,009

Расчет нихромовой спирали

При намотке спирали из нихрома для нагревательных приборов эту операцию зачастую выполняют «на глазок», а затем, включая спираль в сеть, по нагреву нихромового провода подбирают требующееся количество витков. Обычно такая процедура занимает много времени, да и нихром расходуется попусту.

Чтобы рационализировать эту работу при использовании нихромовой спирали на напряжение 220 В, предлагаю воспользоваться данными приведенными в таблице, из расчета, что удельное сопротивление нихрома = (Ом · мм2 / м) C.

С ее помощью можно быстро определить длину намотки виток к витку в зависимости от толщины нихромового провода и диаметра стержня, на который наматывается нихромовая спираль.

Пересчитать длину спирали из нихрома на другое напряжение нетрудно, использовав простую математическую пропорцию.

Длина нихромовой спирали в зависимости от диаметра нихрома и диаметра стержня

1,5 49 1,5 59 1,5 77 2 64 2 76 2 84 3 68 3 78
2 30 2 43 2 68 3 46 3 53 3 64 4 54 4 72
3 21 3 30 3 40 4 36 4 40 4 49 5 46 6 68
4 16 4 22 4 28 5 30 5 33 5 40 6 40 8 52
5 13 5 18 5 24 6 26 6 30 6 34 8 31
6 20 8 22 8 26 10 24

Например, требуется определить длину нихромовой спирали на напряжение 380 В из провода толщиной 0,3 мм, стержень для намотки Ø 4 мм. Из таблицы видно, что длина такой спирали на напряжение 220 В будет равна 22 см. Составим простое соотношение:

220 В — 22 см

380 В — Х см

тогда:

X = 380 · 22 / 220 = 38 см

Намотав нихромовую спираль, подключите ее, не обрезая, к источнику напряжения и убедитесь в правильности намотки. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на 1/3 значения, приведенного в таблице.

Расчет массы нихрома Х20Н80 (проволока и лента)

В данной таблице приведена теоретическая масса 1 метра нихромовой проволоки и ленты. Она изменяется в зависимости от размеров продукции.

Ø 0,4 8,4 0,126 0,001
Ø 0,5 8,4 0,196 0,002
Ø 0,6 8,4 0,283 0,002
Ø 0,7 8,4 0,385 0,003
Ø 0,8 8,4 0,503 0,004
Ø 0,9 8,4 0,636 0,005
Ø 1,0 8,4 0,785 0,007
Ø 1,2 8,4 1,13 0,009
Ø 1,4 8,4 1,54 0,013
Ø 1,5 8,4 1,77 0,015
Ø 1,6 8,4 2,01 0,017
Ø 1,8 8,4 2,54 0,021
Ø 2,0 8,4 3,14 0,026
Ø 2,2 8,4 3,8 0,032
Ø 2,5 8,4 4,91 0,041
Ø 2,6 8,4 5,31 0,045
Ø 3,0 8,4 7,07 0,059
Ø 3,2 8,4 8,04 0,068
Ø 3,5 8,4 9,62 0,081
Ø 3,6 8,4 10,2 0,086
Ø 4,0 8,4 12,6 0,106
Ø 4,5 8,4 15,9 0,134
Ø 5,0 8,4 19,6 0,165
Ø 5,5 8,4 23,74 0,199
Ø 5,6 8,4 24,6 0,207
Ø 6,0 8,4 28,26 0,237
Ø 6,3 8,4 31,2 0,262
Ø 7,0 8,4 38,5 0,323
Ø 8,0 8,4 50,24 0,422
Ø 9,0 8,4 63,59 0,534
Ø 10,0 8,4 78,5 0,659
1 x 6 8,4 6 0,050
1 x 10 8,4 10 0,084
0,5 x 10 8,4 5 0,042
1 x 15 8,4 15 0,126
1,2 x 20 8,4 24 0,202
1,5 x 15 8,4 22,5 0,189
1,5 x 25 8,4 37,5 0,315
2 x 15 8,4 30 0,252
2 x 20 8,4 40 0,336
2 x 25 8,4 50 0,420
2 x 32 8,4 64 0,538
2 x 35 8,4 70 0,588
2 x 40 8,4 80 0,672
2,1 x 36 8,4 75,6 0,635
2,2 x 25 8,4 55 0,462
2,2 x 30 8,4 66 0,554
2,5 x 40 8,4 100 0,840
3 x 25 8,4 75 0,630
3 x 30 8,4 90 0,756
1,8 x 25 8,4 45 0,376
3,2 x 32 8,4 102,4 0,860

Расчет массы вольфрамовой проволоки

8 0,008 0,19 0,0010 0,97 1031,32
9 0,009 0,25 0,0012 1,23 814,87
10 0,01 0,30 0,0015 1,52 660,04
11 0,011 0,37 0,0018 1,83 545,49
12 0,012 0,44 0,0022 2,18 458,36
13 0,013 0,51 0,0026 2,56 390,56
14 0,014 0,59 0,0030 2,97 336,76
15 0,015 0,68 0,0034 3,41 293,35
16 0,016 0,78 0,0039 3,88 257,83
17 0,017 0,88 0,0044 4,38 228,39
18 0,018 0,98 0,0049 4,91 203,72
19 0,019 1,09 0,0055 5,47 182,84
20 0,02 1,21 0,0061 6,06 165,01
30 0,03 2,73 0,0136 13,64 73,34
40 0,04 4,85 0,0242 24,24 41,25
50 0,05 7,58 0,0379 37,88 26,40
60 0,06 10,91 0,0545 54,54 18,33

Обобщение понятия удельного сопротивления

Кусок резистивного материала с электрическими контактами на обоих концах

Удельное сопротивление можно определить также для неоднородного материала, свойства которого меняются от точки к точке. В этом случае оно является не константой, а скалярной функцией координат — коэффициентом, связывающим напряжённость электрического поля E→(r→){\displaystyle {\vec {E}}({\vec {r}})} и плотность тока J→(r→){\displaystyle {\vec {J}}({\vec {r}})} в данной точке r→{\displaystyle {\vec {r}}}. Указанная связь выражается :

E→(r→)=ρ(r→)J→(r→).{\displaystyle {\vec {E}}({\vec {r}})=\rho ({\vec {r}}){\vec {J}}({\vec {r}}).}

Эта формула справедлива для неоднородного, но изотропного вещества. Вещество может быть и анизотропно (большинство кристаллов, намагниченная плазма и т. д.), то есть его свойства могут зависеть от направления. В этом случае удельное сопротивление является зависящим от координат тензором второго ранга, содержащим девять компонент ρij{\displaystyle \rho _{ij}}. В анизотропном веществе векторы плотности тока и напряжённости электрического поля в каждой данной точке вещества не сонаправлены; связь между ними выражается соотношением

Ei(r→)=∑j=13ρij(r→)Jj(r→).{\displaystyle E_{i}({\vec {r}})=\sum _{j=1}^{3}\rho _{ij}({\vec {r}})J_{j}({\vec {r}}).}

В анизотропном, но однородном веществе тензор ρij{\displaystyle \rho _{ij}} от координат не зависит.

Тензор ρij{\displaystyle \rho _{ij}}симметричен, то есть для любых i{\displaystyle i} и j{\displaystyle j} выполняется ρij=ρji{\displaystyle \rho _{ij}=\rho _{ji}}.

Как и для всякого симметричного тензора, для ρij{\displaystyle \rho _{ij}} можно выбрать
ортогональную систему декартовых координат, в которых матрица ρij{\displaystyle \rho _{ij}} становится диагональной, то есть приобретает вид, при котором из девяти компонент ρij{\displaystyle \rho _{ij}} отличными от нуля являются лишь три: ρ11{\displaystyle \rho _{11}}, ρ22{\displaystyle \rho _{22}} и ρ33{\displaystyle \rho _{33}}. В этом случае, обозначив ρii{\displaystyle \rho _{ii}} как ρi{\displaystyle \rho _{i}}, вместо предыдущей формулы получаем более простую

Ei=ρiJi.{\displaystyle E_{i}=\rho _{i}J_{i}.}

Величины ρi{\displaystyle \rho _{i}} называют главными значениями тензора удельного сопротивления.

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?

Технические параметры

При выборе продукции из нихрома важно учитывать следующие особенности:

  • номинальное удельное сопротивление;
  • диаметр, сечение и вес;
  • фактическое сопротивление и рабочие температурные границы в зависимости от физических параметров.

Номинальные значения основной параметрической характеристики определяются ГОСТом и зависят от марки и состава.

Марка

Удельное сопротивление, Ом*м

Х20Н80

1175

Х15Н60-Н

1150-1210

ХН70Ю-Н

1300

ХН20ЮС

1020

Диаметр проволоки-нихрома определяет ее сечение, вес мотка и соответственное объективное сопротивление.

Диаметр, мм

Площадь сечения, мм2

Вес на 100 м, г

Сопротивление, Ом

0,1

0,079

6,5

127

0,15

0,018

14,5

55-60

0,3

0,07

58

14-15

0,4

0,126

103

8

0,5

0,196

161

5

Таким образом, вес проволоки (нихром) на 100 метров продукции прямо пропорционален ее размерам, а диаметр и площадь сечения – обратно пропорциональны фактическому сопротивлению.

Рабочая температура зависит не только от химического состава, но и от параметрических характеристик.

Марка

Рабочая температура, ˚С

диаметр продукции, мм

0,2

0,4

1,0

3,0

Х20Н80

950

1000

1100

1150

Х15Н60-Н

900

950

1000

1075

ХН70Ю-Н

950

1000

1100

1175

ХН20ЮС

900

950

1000

1050

Диаметр проволоки, изготавливаемой производителями, представляется в пределах 0,05-12 мм, а ленты – 0,15-3,2 мм.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации