Сезоненко А.Ю., к.ф.-м.н., гл.инженер «САС инженерная компания»
 ИТБ "Литьё Украины" №2(78), 2007 г.
 
К настоящему времени вопрос использования качественных нагревательных элементов в электропечах сопротивления различных типов (термические и плавильные печи, сушильные камеры и т.п.) и промышленных нагревателях является весьма актуальным. Существует несколько основных типов сплавов сопротивления, предназначенных для изготовления нагревательных элементов:
 
1. «Нихромы» (сплавы Ni-Cr и Ni-Cr-Fe) известны с начала века и применяются до сих пор как в промышленности, так и в бытовых приборах.
 
2. «Фехрали» (сплавы Fe-Cr-Al) стали широко применяться с 30-х годов. Имеют по сравнению с «нихромами» такие улучшенные характеристики: – более высокая температура применения; – больший срок службы при высоких температурах; – меньшую удельную плотность сплава; – меньшую стоимость. Однако широкому применению «фехрали» вместо «нихрома» долгое время препятствовали плохие механические свойства «фехрали», а именно, низкая пластичность в исходном состоянии (что важно при изготовлении нагревательных элементов), а также резкое уменьшение пластичности сплава при эксплуатации (что важно при работе и ремонте нагревательных элементов).
 

3. «Многокомпонентные сплавы Fe-Cr-Al-Si-Mn-Zr-Ti-Y», известные под названиями фирм производителей: Kanthal, Resistohm, Aluchrom, и др. имеющие базу близкую к «фехралям» (Fe-Cr-Al). Однако, за счет легирования различными элементами Si, Mn, Zr, Y и другими, а также технологическим особенностям изготовления производителям удалось избавиться от основных недостатков, присущих классическим «фехралям»: существенно поднять пластичность, предотвратить сильный рост зерна и межкристаллитное разрушение сплавов при повышенных температурах сохранив основные достоинства этого класса сплавов.

 
Фирма «Рескал» (Rescal, Франция) хорошо известна в Европе, как производитель сплавов сопротивления, нагревательных элементов для печей, сплавов для изготовления термопар и компенсационных проводов. Это предприятие располагает современным промышленным оборудованием полного цикла производства и исследовательской лабораторией для получения продукции отвечающей всем требованиям заказчиков.
 
Высокое качество материалов позволило фирме специализироваться на выпуске материалов для тяжелых условиях эксплуатации нагревательных элементов. Сегодня фирма «Рескал» (Франция) производит широкую гамму современных сплавов сопротивления:
  • «Нихромы» (сплавы Ni-Cr и Ni-Cr-Fe)
  • «Многокомпонентные сплавы Fe-Cr-Al-Si-Mn-Zr-Ti-Y».
 
Марка сплава Химический состав, % Стандарт качества
Ni Cr Fe Al C Др. легирующие элементы DIN ГОСТ

"Нихромы" (сплавы Ni-Cr и Ni-Cr-Fe)

Резистом 80

79

20

-

-

-

Si, Mn и другие

17470

ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 12766.2-90

Резистом 70

69

20

-

-

-

Si, Mn и другие

17470

ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 12766.2-90

Резистом 60

60

15

Остаток

-

<0,02

Si, Mn и другие

17470

ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 12766.2-90

Резистом 30

30

20

Остаток

-

<0,02

Si, Mn и другие

17470

Нет аналогов

"Многокомпонентные сплавы Fe-Cr-Al-Si-Mn-Zr-Ti-Y"

Резистом Р135

-

20

Остаток

4,5

<0,02

Si, Mn, Zr, Y и другие

17470/50049

ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 12766.2-90

Резистом Р140

-

22

Остаток

5

<0,02

Si, Mn, Zr, Y и другие

17470/50049

ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 12766.2-90

Резистом Р145

-

23

Остаток

6

<0,02

Si, Mn, Zr, Y и другие

17470/50049

ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 12766.2-90

Все сплавы полностью не только соответствуют ГОСТу на данный вид продукции, но и превышают его требования, для примера: пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре проволоки из сплавов Х27Ю5Т, Х23Ю5Т по ГОСТу 12766.1-90 составляет 10-12%, а близкая к ней группа сплавов "Резистом" Р 135, Р140 и Р145 демонстрирует более 21%.

Производственная программа фирмы "Рескал" (Франция) по сплавам сопротивления включает в себя:

  • проволоку диаметром от 0,1 мм до 10 мм (диаметром до 5 мм холоднотянутую);

  • ленту различных размеров;

  • плоскую проволоку различных размеров.

Мы предлагаем современные сплавы сопротивления гарантированно высокого качества, завоевавшие доверие во многих странах.

 

"Нихромы" (сплавы Ni-Cr и Ni-Cr-Fe)

Высококачественная продукция фирмы "Рескал" (Франция) "нихромы" (сплавы Ni-Cr и Ni-Cr-Fe) характеризуются:

  • отличными механическими свойствами в "холодном" состоянии и после длительной эксплуатации;

  • увеличенным сроком службы за счет добавок РЗМ;

  • высокой однородностью структуры сплавов.

Предостережение:

  • в серосодержащих атмосферах при температурах выше 650 'С проявляется, так называемый, эффект "зеленой гнили", приводящий к интенсивному разрушению сплавов этого класса.

  • в атмосфере содержащей углерод в температурном интервале 600-900 'С происходит интенсивное разрушение сплавов этого класса.

 

Сплав Резистом 80

Химический состав, %

Ni – 79, Cr – 20, Si, Mn, РЗМ и другие легирующие элементы.

Плотность, г/см3

8,35

Температура плавления, 'С

1400

Максимальная рабочая температура, 'С

1200

Удельное электросопротивление, Ом·мм2

1,08

ТКЭС, К 10-6/ 'С

60 (интервал 20-1000 'С)

ТКЛР, коэф-т 10-6/ 'С

17,5 (интервал 20-1000 'С)

Характеристика ползучести при Т=800 'С

15

Характеристика ползучести при Т=1000 'С

4

Предел прочности, Н/мм2

76

Предел текучести, Н/мм2

33

Пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре, %

Более 30

Применение:

Один из самых известных сплавов сопротивления. Имеет прекрасные механические характеристики при работе до 1200 'С. Применим как в промышленных печах и нагревателях, так и в бытовых приборах.

 

Сплав Резистом 70

Химический состав, %

Ni – 69, Cr – 30, Si, Mn, РЗМ и другие легирующие элементы.

Плотность, г/см3

8,16

Температура плавления, 'С

1380

Максимальная рабочая температура, 'С

1250

Удельное электросопротивление, Ом·мм2

1,08

ТКЭС, К 10-6/ 'С

110 (интервал 20-1000 'С)

ТКЛР, коэф-т 10-6/ 'С

17,5 (интервал 20-1000 'С)

Характеристика ползучести при Т=800 'С

15

Характеристика ползучести при Т=1000 'С

4

Предел прочности, Н/мм2

80

Предел текучести, Н/мм2

40

Пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре, %

Более 30

Применение:

Сплав особенно хорош для применения при повышенных температурах в окислительной атмосфере. Применим как в промышленных печах и нагревателях, так и в бытовых приборах при температурах до 1250 'С.

 

Сплав Резистом 60

Химический состав, %

Ni – 57, Cr – 15, Fe – остальное, Si, Mn, РЗМ и другие легирующие элементы.

Плотность, г/см3

8,20

Температура плавления, 'С

1350

Максимальная рабочая температура, 'С

1100

Удельное электросопротивление, Ом·мм2

1,12

ТКЭС, К 10-6/ 'С

180 (интервал 20-1000 'С)

ТКЛР, коэф-т 10-6/ 'С

17,5 (интервал 20-1000 'С)

Характеристика ползучести при Т=800 'С

15

Характеристика ползучести при Т=1000 'С

4

Предел прочности, Н/мм2

62

Предел текучести, Н/мм2

21

Пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре, %

Более 30

Применение:

Выбор сплава особенно удачен для применения в нагревательных элементах при температурах до 1100 'С. Применим как в промышленных печах и нагревателях, так и в бытовых приборах.

 

Сплав Резистом 30

Химический состав, %

Ni – 30, Cr – 20, Fe – остальное, Si, Mn, РЗМ и другие легирующие элементы.

Плотность, г/см3

7,90

Температура плавления, 'С

1390

Максимальная рабочая температура, 'С

1000

Удельное электросопротивление, Ом·мм2

1,04

ТКЭС, К 10-6/ 'С

250 (интервал 20-1000 'С)

ТКЛР, коэф-т 10-6/ 'С

18 (интервал 20-1000 'С)

Характеристика ползучести при Т=800 'С

20

Характеристика ползучести при Т=1000 'С

4

Предел прочности, Н/мм2

75

Предел текучести, Н/мм2

40

Пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре, %

Более 30

Применение:

Более доступный, по сравнению с другими сплав, применим как в промышленных печах и нагревателях, так и в бытовых приборах при температурах до 1000 'С.

 

"Многокомпонентные сплавы Fe-Cr-Al-Si-Mn-Zr-Ti-Y"

1. Химический состав: база Fe-Cr-Al, легирующие элементы: Si, Y, La, Ce, Zr, Ti.

2. Область применения:

  • Широко используется в электропечах сопротивления для всех отраслей промышленности (машиностроение, литейные и термические цеха, производство керамики и стекла, сушильные цеха). Сплав оптимален для использования в ТЭН-ах и бытовых приборах (духовые шкафы, тепловентиляторы, тостеры, фены и т.п.).
  • В большинстве промышленно развитых стран мира доля данных сплавов в общем потреблении сплавов сопротивления составляет свыше 80%.
  • Превосходные свойства этих материалов обусловлены, в частности, тем, что на их поверхности образуется высокопрочная пленка Al2O3 светло-серого цвета, которая является отличным изолятором и более эффективно предотвращает коррозию по сравнению с оксидом хрома (Cr2O3), образующимся на поверхности нихромов. Пленка оксида хрома менее устойчива, быстрее отслаивается и испаряется (испарение при 1100 'С), что приводит к сокращению срока службы нагревателя.
  • Промышленные камерные печи изготавливаются на основе футеровки из легковесных волокнистых огнеупоров, что в комплексе с нагревателями из современного сплава позволяет сократить время выхода на рабочий режим, а также значительно снизить потребление электроэнергии и эксплуатационные затраты по сравнению с печами на основе кирпичной футеровки с нагревателями из нихрома.
  • Хотя химический состав данных современных сплавов и близок к классическим "фехралям", однако материал имеет ряд существенных отличий: микролегирование Y, La, Ce, Zr, Ti, Si, сниженное содержание С, однородность структуры, уменьшение размера зерна, высокое качество поверхности, высокая плотность слоя защитной пленки Al2O3 , что позволяет получить материал с высокими эксплуатационными свойствами.

3. Основные преимущества:

В отличии от "нихромов":

  • Высокая рабочая и максимальная температура применения: Тmax=1200-1350 'С, Tплавл.=1500 'С.
  • Срок службы больше в 2-3 раза при работе при температурах выше 1100 'С. Пример: при Т=1100 'С, срок службы Х20Н80 как минимум в 2,8 раза ниже чем "Резистом Р", атмосфера – воздух.
  • Плотность ниже, чем у нихрома (7,1-7,2 г/см3 против 8,4 г/см3 у Х20Н80). Экономия на материале составляет 17% по весу.
  • Выше удельное электросопротивление 1,39-1,45 Ом·мм2/м против 1,12 для Х20Н80, что приводит к экономии на материале.
  • Выше значение допустимой поверхностной мощности q (4 Вт/см2 против 2 Вт/см2 для Х20Н80 при Т=1000 'С).
  • Выше приведенные преимущества позволяют экономить на материале для нагревательных элементов 20-30% по весу в сравнении с Х20Н80.
  • Отличная стойкость в воздушной среде, вакууме, аргоне, серосодержащих и СО-содержащих атмосферах, водяном паре.
  • Низкое значение интеркристаллитного окисления.
  • Высокое значение предела ползучести, что уменьшает вероятность провисания элементов.
  • Хорошие механические свойства: высокий предел текучести, хорошая пластичность при комнатной температуре (удлинение более 21%).
  • Низкое стабильное значение ТКЭС.
  • Небольшая зависимость электросопротивления от различных видов теплового воздействия и холодного деформирования.
  • Цена ниже, чем у нихромов.

В отличии от классических "фехралей":

  • Существенно большая пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре: более 21% против 10-12% у классических "фехралей".
  • Более высокая пластичность сплава после эксплуатации при высоких температурах.
  • Сниженное значение интеркристаллитного окисления.
  • Снижение размера зерна как в исходном состоянии, так и замедленный рост зерна при эксплуатации при высоких температурах – стабильность функциональных свойств.
  • Хорошая "свариваемость" сплавов.

 

Сплав Резистом Р135

Химический состав, %

Cr – 20-22, Al – 4.5, Fe – остальное, Si, Y, La, Ce, Zr, Ti – легирующие элементы.

Плотность, г/см3

7,25

Температура плавления, 'С

1500

Максимальная рабочая температура, 'С

1200

Удельное электросопротивление, Ом·мм2

1,35

ТКЭС, К 10-6/ 'С

70 (интервал 20-1000 'С)

ТКЛР, коэф-т 10-6/ 'С

14 (интервал 20-1000 'С)

Характеристика ползучести при Т=800 'С

6

Характеристика ползучести при Т=1000 'С

1

Предел прочности, Н/мм2

75

Предел текучести, Н/мм2

55

Пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре, %

Более 21

Применение:

Применим как в промышленных печах и нагревателях, так и в бытовых приборах при температурах до 1200 'С. Длительный срок службы при повышенных рабочих температурах.

 

Сплав Резистом Р140

Химический состав, %

Cr – 22-24, Al – 5, Fe – остальное, Si, Y, La, Ce, Zr, Ti – легирующие элементы.

Плотность, г/см3

7,15

Температура плавления, 'С

1500

Максимальная рабочая температура, 'С

1280

Удельное электросопротивление, Ом·мм2

1,4

ТКЭС, К 10-6/ 'С

60 (интервал 20-1000 'С)

ТКЛР, коэф-т 10-6/ 'С

15 (интервал 20-1000 'С)

Характеристика ползучести при Т=800 'С

6

Характеристика ползучести при Т=1000 'С

1

Предел прочности, Н/мм2

75

Предел текучести, Н/мм2

55

Пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре, %

Более 21

Применение:

Применим как в промышленных печах и нагревателях, так и в бытовых приборах при температурах до 1280 'С. Длительный срок службы при повышенных рабочих температурах.

 

Сплав Резистом Р145

Химический состав, %

Cr – 22-24, Al – 6, Fe – остальное, Si, Y, La, Ce, Zr, Ti – легирующие элементы.

Плотность, г/см3

7,10

Температура плавления, 'С

1500

Максимальная рабочая температура, 'С

1350

Удельное электросопротивление, Ом·мм2

1,45

ТКЭС, К 10-6/ 'С

33 (интервал 20-1000 'С)

ТКЛР, коэф-т 10-6/ 'С

15 (интервал 20-1000 'С)

Характеристика ползучести при Т=800 'С

8

Характеристика ползучести при Т=1000 'С

1,5

Предел прочности, Н/мм2

75

Предел текучести, Н/мм2

55

Пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре, %

Более 21

Применение:

Применим как в промышленных печах и нагревателях, так и в бытовых приборах при рабочих температурах до 1350 'С. Длительный срок службы при повышенных рабочих температурах.

 

 

Copyright© 1999-2018 г.
ООО "Инженерная компания – САС"

03142, Украина, г. Киев, ул. Семашко 13, оф.105, 106
тел/факс: +38 (044) 424-25-03 / +38 (044) 423-82-99
e-mail: info@sasua.com.ua