Марки прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Статья

Сплав Х20Н80 (ЭХН80)

ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки.
ГОСТ 8803-89 Проволока круглая из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением тончайшая для резистивных элементов. Технические условия.
ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
ТУ 14-1-3224-81 Проволока из сплава марки Х20Н80. Технические условия.
ТУ 14-1-3225-81 Проволока и прокат сортовой из сплава Х20Н80. Технические условия.
ТУ 25.93.13-001-15878725-2018 Сетки плетеные металлические специального назначения. Технические условия.

Прецизионный сплав (нихром) с высоким электрическим сопротивлением на основе Ni-Cr-Fe, легированный Mn, Ti, Al.

Химический состав

Fe	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Ti	Al	Zr
до 1,5	до 0.1	0.9 - 1.5	до 0.7	72.65 - 79.1	до 0.02	до 0.03	20 - 23	до 0.2	до 0.3	до 0.2

Техническая характеристика

Нихром Х20Н80 – один из самых востребованных и широко распространенных нихромовых сплавов в электротермии. Он устойчив к воздействию высоких температур и не изменяет своих физико-химических характеристик в агрессивных средах. Популярность нихромового сплава Х20Н80 обусловлена его высоким электросопротивлением, которое этот материал сохраняет в условиях высоких температур. Еще одно достоинство нихрома – высокая пластичность, что позволяет легко навивать спирали для производства нагревательных элементов.

Оба компонента нихрома Х20Н80 – Ni и Cr, – придают сплаву высокую термостойкость и устойчивость к коррозии. Поэтому и сам сплав обладает повышенной устойчивостью к воздействию химически агрессивных сред, причем эти свойства сохраняются и в условиях воздействия высоких температур.

Нихром обладает высокой термостойкостью, что обеспечивает поверхностная пленка окиси хрома, которая имеет более высокую теплостойкость, чем основной материал, а также предотвращает окисление и разрушение глубоких слоев материала.

Механические свойства

Сортамент	Размер, мм	Напр.	σ_B, МПа	σ_T, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²	Термообр.
Проволока тверд., ГОСТ 8803-89	-	-	620-680	-	-	-	-	-
Сплав мягкий	-	-	400	-	50	-	-	-
Сплав твердый	-	-	770	-	14.5	-	-	-

Обозначения:

σ_B - Предел кратковременной прочности, [МПа]
σ_T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
δ₅ - Относительное удлинение при разрыве, [%]
ψ - Относительное сужение, [%]
KCU - Ударная вязкость, [кДж/м²]
HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства

T, град.	E 10^-5, МПа	a 10⁶, 1/град	1, Вт/(м·град)	r, кг/м³	C, Дж/(кг·град)	R 10⁹, Ом·м
20	1.7	-	-	8400	-	600
100	-	10.8	-	-	-	-

Обозначения:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E - Модуль упругости первого рода, [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град]
1 - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r - Плотность материала, [кг/м³]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Формы выпуска

Cортовой прокат, пруток, проволока, нить, лента, полоса.

Применение

Один из самых дорогих и самых жаропрочных и жаростойких сплавов с высоким омическим сопротивлением. Рекомендуется применять для нагревателей электротермического оборудования повышенной надежности и долговечности при изготовлении электротермических элементов и электроприборов индустриального назначения в металлургии, машино- и приборостроении, химической и нефтегазовой промышленности, многих других отраслях производства, не исключая сферы бытовых электронагревательных устройств (чайники, утюги, фены, обогреватели и т.д.).

Нагреватели электрического обогревателя в стеклянных трубках

Рисунок 1. Нагреватели электрического обогревателя в стеклянных трубках

В силу высоких показателей электросопротивления, термостойкости, жаропрочности и устойчивости к коррозии в агрессивных средах материал Х20Н80 широко используется для изготовления:

элементов сопротивления, спиралей электронагревателей, электротермического оборудования, пусковых реостатов и т.п.;
нагруженных и ненагруженных элементов электроиндукционных печей сушки и обжига, промышленных ТЭНов, других устройств, подвергающихся интенсивному термическому воздействию до 1200°C: колосников, транспортеров, опор, направляющих и т.п.;
промышленных котлов и теплообменников;
ответственных деталей внутри вакуумных приборов;
соединителей в изделиях электронной техники;
не прецизионных резисторов;
порошка, используемого в производстве проницаемых изделий и пористой прокатанной/спеченной ленты;
порошка, применяемого для изготовления уплотнительных вставок турбин;
порошков для напыления защитных и упрочняющих плазменных покрытий в авиационной отрасли;
фильтров для очистки смазочных масел, топлива, щелочей, воздуха и других газов и технических жидкостей;
пористых охладителей;
компонентов систем зажигания;
аппаратов для промышленной резки металлов.

По ряду технологических параметров нихромовая проволока и лента Х20Н80 может быть использована в качестве альтернативы платиновым аналогам.

Сплав Х20Н80-Н

ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки
ГОСТ 8803-89 Проволока круглая из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением тончайшая для резистивных элементов. Технические условия.
ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
ГОСТ 12766.1-90 Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.2-90 Лента из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.3-90 Сплавы калиброванные прецизионные с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.4-90 Прокат сортовой из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.5-90 Лента плющеная из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
TУ 14-173-142-88 Проволока из сплава Х20Н80-Н. Технические условия.
TУ 14-1-3904-84 Заготовка кованая квадратная из прецизионных сплавов. Технические условия.
ТУ 14-11-245-88 Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.

Прецизионный сплав (нихром) с высоким электрическим сопротивлением на основе Ni- Cr-Fe, легированный Mn, Ti, Al, Zr.

Химический состав

Fe	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Ti	Al	Zr
до 1	до 0.06	1 - 1.5	до 0.6	72.905 - 78.8	до 0.015	до 0.02	20 - 23	до 0.2	до 0.3	0.2 - 0.5

Техническая характеристика

Прецизионный сплав Х20Н80-Н так же, как и сплав Х20Н80, обладает высоким удельным электрическим сопротивлением, имеет минимальный температурный коэффициент электрического сопротивления, повышенную термостойкость и жаропрочность (более жаропрочен, чем железо-хром-алюминиевые сплавы). Не утрачивает своих полезных свойств также в окислительной среде, в азоте и аммиаке. Отличается хорошей ковкостью и крипоустойчивостью, являясь аустенитным сплавом высшего качества. При этом сплав Х20Н80-Н очень долговечен и используется в наиболее ответственном оборудовании. Сплав неустойчив к атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения.

Механические свойства

Сортамент	Размер, мм	Напр.	σ_B, МПа	σ_T, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²	Термообр.
Лента, ГОСТ 12766.2-90	-	-	834	-	20	-	-	-

Обозначения:

σ_B - Предел кратковременной прочности, [МПа]
σ_T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
δ₅ - Относительное удлинение при разрыве, [%]
ψ - Относительное сужение, [%]
KCU - Ударная вязкость, [кДж/м²]
HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства

T, град.	E 10^-5, МПа	a 10⁶, 1/град	1, Вт/(м·град)	r, кг/м³	C, Дж/(кг·град)	R 10⁹, Ом·м
20	2.17	18	-	8400	-	1110

Обозначения:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E - Модуль упругости первого рода, [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град]
1 - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r - Плотность материала, [кг/м³]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Формы выпуска

Сортовой прокат, пруток, проволока, нить, лента, полоса.

Применение

Сплав Х20Н80-Н применяется для изготовления:

электронагревательных элементов промышленных электропечей и различных электронагревательных устройств с предельной рабочей температурой до +1200 °С;
резисторов;
реостатов;
трубчатых электронагревательных элементов (ТЭНы);
нагревательных элементов бытовой электротехники;
плетеных транспортерных сеток.

Сплав ХН20ЮС (ЭК11)

ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки
ГОСТ 12766.1-90 Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.2-90 Лента из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.3-90 Сплавы калиброванные прецизионные с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.4-90 Прокат сортовой из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ТУ 14-1-4098-86 Проволока холоднотянутая из сплава ХН20ЮС (ЭК11). Технические условия.

Прецизионный сплав (нихром) с высоким электрическим сопротивлением на основе Fe-Ni-Cr, легированный Al, Mn, Ti, Zr Ce, Ca.

Химический состав

Fe	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Ce	Ti	Al	Zr	Ca	-
51.77 - 58.2	до 0.08	2 - 2.7	0.3 - 0.8	19.5 - 21.5	до 0.02	до 0.03	19 - 21	до 0.1	до 0.2	1 - 1.5	до 0.2	до 0.1	Са, Ce, Zr- расчет

Техническая характеристика

жаростоек в окислительной атмосфере, вакуумной среде;
более жаропрочен, чем сплавы на основе Fe-Cr-Al;
удельное электрическое сопротивление сплава - 0,98-1,06 мкОм∙м;
предельная рабочая температура нагревателей из сплава - 1100°С.

Механические свойства

Сортамент	Размер, мм	Напр.	σ_B, МПа	σ_T, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²	Термообр.
Проволока, ГОСТ 12766.1-90	-	-	780	-	25	-	-	-
Лента, ГОСТ 12766.2-90	0.1 - 3.2	-	736	-	25	-	-	-

Обозначения:

σ_B - Предел кратковременной прочности, [МПа]
σ_T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
δ₅ - Относительное удлинение при разрыве, [%]
ψ - Относительное сужение, [%]
KCU - Ударная вязкость, [кДж/м²]
HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства

T, град.	E 10^-5, МПа	a 10⁶, 1/град	1, Вт/(м·град)	r, кг/м³	C, Дж/(кг·град)	R 10⁹, Ом·м
20	-	-	-	7700	-	1020
100	-	19	-	-	480	-

Обозначения:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E - Модуль упругости первого рода, [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град]
1 - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r - Плотность материала, [кг/м³]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Формы выпуска

Сортовой прокат, проволока, нить, лента, полоса.

Применение

Сплав ХН20ЮС применяется для изготовления нагревателей промышленных электропечей и различных электронагревательных устройств с предельной рабочей температурой до +1100 °С.

Сплав Н80ХЮД-ВИ

ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки.
ГОСТ 8803-89 Проволока круглая из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением тончайшая для резистивных элементов. Технические условия.
ГОСТ 12766.5-90 Лента плющеная из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
ГОСТ 7417-75 Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
ГОСТ 19904-74 Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
ОСТ 3-1686-90 Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.
ТУ 14-11-245-88 Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.
ТУ 14-1-41-71 Проволока микронная из сплава Н80ХЮД-ВИ. Технические условия.

Прецизионный сплав (нихром) с высоким электрическим сопротивлением на основе Ni-Cr-Al, легированный Fe, Cu, Mn.

Химический состав

Fe	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Al	Cu
до 0.5	до 0.03	до 0.35	до 0.2	73.702 - 76.6	до 0.008	до 0.01	19 - 20	3.5 - 4	0.9 - 1.2

Техническая характеристика

Сплав с низким температурным коэффициентом электрического сопротивления и высоким удельным электрическим сопротивлением.

Механические свойства

Сортамент	Размер, мм	Напр.	σ_B, МПа	σ_T, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²	Термообр.
Проволока тверд., ГОСТ 8803-89	-	-	900	-	-	-	-	-

Обозначения:

σ_B - Предел кратковременной прочности, [МПа]
σ_T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
δ₅ - Относительное удлинение при разрыве, [%]
ψ - Относительное сужение, [%]
KCU - Ударная вязкость, [кДж/м²]
HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства

T, град.	E 10^-5, МПа	a 10⁶, 1/град	1, Вт/(м·град)	r, кг/м³	C, Дж/(кг·град)	R 10⁹, Ом·м
20	-	14	-	8200	-	-

Обозначения:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E - Модуль упругости первого рода, [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град]
1 - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r - Плотность материала, [кг/м³]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Формы выпуска

Проволока, нить, лента, полоса.

Применение

Сплав Н80ХЮД-ВИ применяют для изготовления:

прецизионных резисторов;
тензорезисторов;
тончайшей проволоки (0,020-0,400 мм) для производства резистивных элементов.

Сплав Х15Ю5

ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки.
ГОСТ 12766.4-77 Прокат сортовой из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.1-90 Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.2-90 Лента из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.3-90 Сплавы калиброванные прецизионные с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.4-90 Прокат сортовой из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 12766.5-90 Лента плющеная из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
ГОСТ 7417-75 Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
ГОСТ 19904-74 Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
ОСТ 3-1686-90 Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.
ТУ 14-11-245-88 Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.

Прецизионный сплав (фехраль) с высоким электрическим сопротивлением на основе Fe-Cr-Al, легированный Mn, Ni, Ti, Се, Са.

Химический состав

Fe	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr				Al	Ca	-
Основа	до 0.08	до 0.7	до 0.7	до 0.7	до 0.015	до 0.03	13.5 - 15.5	до 0.1	0.2 - 0.6	4.5 - 5.5	до 0.1	Са, Ce - расчет

Техническая характеристика

Сплав Х15Ю5 по многим технологическим параметрам схож с аналогом Х13Ю4, нередко будучи использован в качестве его заменителя. Как и большинство фехралей, он отличается высокой твердостью, магнитен, жаростоек и устойчив к коррозии в окислительной атмосфере, включая серосодержащие среды. Хорошо проявляет себя при работе в контакте с высокоглиноземистой керамикой. Однако данный сплав демонстрирует высокую хрупкость, а при повышенных температурах склонен к провисанию, не выдерживая резких динамических нагрузок. Показатель удельного электрического сопротивления сплава Х15Ю5 при высоких температурах (в зависимости от толщины ленты или проволоки предельная рабочая температура колеблется от 750 до 1000 °С) составляет 1.24-1.34 мкОм•м. в зависимости от толщины проката (лента, проволока). Данный сплав сохраняет свои свойства и может эксплуатироваться в диапазоне максимальной рабочей температуры до 950°С. За счет низкой удельной плотности фехраля Х15Ю5, а также отсутствия существенного количества никеля в сплаве, данный материал характеризуется значительно более низкой себестоимостью в сравнении со сплавами группы нихромов. При выплавке сплава, предназначенного для изготовления нагревательных элементов, рекомендуется использование только свежих шихтовых материалов, то есть использование металлолома в производстве продукции не приводит к наилучшим результатам.

Механические свойства

Сортамент	Размер, мм	Напр.	σ_B, МПа	σ_T, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²	Термообр.
Проволока, ГОСТ 12766.1-90	-	-	740	-	16	-	-	-
Лента, ГОСТ 12766.2-90	-	-	736	-	16	-	-	-

Обозначения:

σ_B - Предел кратковременной прочности, [МПа]
σ_T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
δ₅ - Относительное удлинение при разрыве, [%]
ψ - Относительное сужение, [%]
KCU - Ударная вязкость, [кДж/м²]
HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства

T, град.	E 10^-5, МПа	a 10⁶, 1/град	1, Вт/(м·град)	r, кг/м³	C, Дж/(кг·град)	R 10⁹, Ом·м
20	-	-	-	7280	-	1290
100	-	16	-	-	480	-

Обозначения:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E - Модуль упругости первого рода, [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град]
1 - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r - Плотность материала, [кг/м³]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Формы выпуска

Слитки, поковки, сортовой прокат, прутки, проволока, нить, лента, полоса..

Применение

Сплав Х15Ю5 применяют для изготовления:

резистивных элементов для не прецизионных резисторов;
элементов электронагревательных устройств (промышленных и бытовых);
балластных реостатов;
ответственных деталей внутри вакуумных приборов;
блоков резисторов сопротивления электро локомотивов;
соединителей в изделиях электронной техники.