Нихром

Нихром – сплав, основными компонентами которого являются никель и хром в весьма усреднённом соотношении 4:1. Также в состав входят в небольших количествах марганец, железо, алюминий, кремний.

Сплав на основе хрома и никеля изобрёл в 1905 году американский инженер А. Марш из фирмы «Driver-Harris Company», производящей провода для автомобильной промышленности. Это старейший запатентованный сплав, предназначенный для использования при высоком нагреве.

Изначально нихром использовался в электрических автомобильных кабелях. Благодаря своей тугоплавкости и высокой электропроводимости, нихромовая проволока получила распространение во многих областях электротехники, в основном, при производстве нагревательных приборов, таких как:

• электрические кабели и провода;
• аппараты теплового действия (электроплиты, высокотемпературные печи, печи обжига и сушки, паяльные лампы и пр.);
• нагревательные, резисторные и внутривакуумные детали различных электрических механизмов (фены, паяльные лампы, тостеры и даже электронные сигареты).

Помимо производства электротермического оборудования, нихром находит широкое применение и в других областях:

• В металлургии и химической промышленности – в качестве жароустойчивого и химически стойкого сплава для агрессивных сред.
• В керамике – благодаря повышенной теплоустойчивости для изготовления каркасов обжигаемых форм.
• В пиротехнике – для создания систем зажигания взрывчаток и фейерверков.
• При изготовлении инструментов для резки полистиролов (пенопласта, например) – нихромовая проволока используются в качестве резака.
• В автомобилестроении – нихромовое покрытие наносится на глушители выхлопных труб мотоциклов и автомобилей.
• В науке – при изготовлении микробиологических лабораторий.
• Столь широкое использование обусловлено рядом полезных свойств:
• Температура плавления — 1100 –1400 ° C.
• Рабочая температура — 800-1100 °C.
• Удельное электрическое сопротивление - 1÷1,5× 10-6 Ом·мм²/м.
• Плотность - 8200-8500 кг/м³.
• Удельная теплоемкость — 0,45 кДж/(кг·К) при 25°C.
• Модуль упругости — 2,2 Па.
• Предел прочности при растяжении — 0,65-0,70 Гпа.
• Относится к немагнитным металлам.
• Цвет – серебристо-серый.

По сравнению с другими сплавами нихрому присущи такие решающие преимущества как отсутствие поверхностного окисела при эксплуатации (устойчивость к коррозии), значительно большее количество циклов включения/выключения нихромовых деталей электроприборов до их выхода из строя (высокая прочность), низкая подверженность к необратимым деформациям под влиянием нагрузок (крипоустойчивость), пластичность, стабильность формы. При этом, купить нихром для производства, сложности не представляет.

Основные характеристики нихрома зависят от удельной плотности двух его основных компонентов. Содержание никеля обычно варьируется от 55 до 80%, хрома – от 15 до 23%. Для придания сплаву дополнительных свойств в него в малых количествах добавляют другие примеси.

Обратной стороной многочисленных достоинств является цена на нихром. На стоимость влияет большое содержание редких цветных металлов – хрома и, в особенности, никеля. Впрочем, благодаря широкой востребованности этого сплава, купить нихром по приемлемым ценам вполне возможно.

Самой распространённой маркой является нихром Х20Н80. Благодаря оптимальному соотношению «хром/никель», этот стандарт обладает наилучшим сочетанием физико-механических и технологических свойств. Из названия маркировки легко увидеть примерный удельный вес главных элементов (никель – до 80%, хром – до 20%, остальные металлы – в сумме 1-2%), хотя для улучшения характеристик по стандартам ГОСТА допускается микролегирование прецизионных сплавов.

Для большинства характеристик нихрома Х20Н80 характерны результаты, существенно превышающие среднестатистические показатели сплавов на основании хрома и никеля. В частности, рабочая температура достигает 1200 °C (меньшее содержание никеля даёт максимальные 1100°C).

Существует множество альтернативных наименований для нихрома Х20Н80 в маркировках других стран: NiCr80/20, 80% Nickel, 20% Chrome; 650 ohms/cmf; N8, Cronix 80, Resistohm 80, Chromel A, Nichrome V, HAI-NiCr 80, Nikrothal 8, Ni80Cr20 и др.

Также востребован стандарт Х16Н60. Эта разновидность отличается более привлекательной ценой, хотя и обладает меньшим запасом прочности, чем нихром Х20Н80. Удешевление стоимости Х16Н60 при сохранении высокого производственного качества достигается за счёт добавления железа.

К распространённым маркам также относится нихром ХН70Ю. Этот вид нихрома применяется для приборов с умеренным напряжением, где не предполагается устойчивость к сверхвысоким температурам.