Лист нихромовый

Что такое нихромовый лист

Нихромовый лист — плоский прокат из прецизионных сплавов системы никель-хром, обладающих высоким удельным электрическим сопротивлением. Основные марки, из которых производят листовой нихром, — Х20Н80, Х20Н80-Н, Х15Н60 и Х15Н60-Н. Химический состав этих сплавов регламентируется ГОСТ 10994-74.

Нихром сочетает жаростойкость в окислительных средах, стабильность электросопротивления при нагреве и коррозионную стойкость. Благодаря этим свойствам листовой нихром востребован в электротермическом оборудовании, печестроении и приборостроении — везде, где требуется нагревательный элемент большой площади или конструкционная деталь, работающая при температурах до 1200 °С.

Марки нихромовых сплавов для листового проката

По ГОСТ 10994-74 существует две основные группы нихромовых сплавов, применяемых для листового проката: двойные (нихромы) и тройные (ферронихромы). Различие — в содержании никеля и железа, что напрямую влияет на рабочую температуру и стоимость.

Х20Н80 и Х20Н80-Н — двойной нихром

Сплав Х20Н80 содержит 73–78 % никеля, 20–23 % хрома и не более 1,5 % железа. Остальное — легирующие добавки: кремний (до 1,5 %), марганец (до 0,7 %), титан (до 0,3 %), алюминий (до 0,2 %). Это наиболее жаростойкая марка нихрома с максимальной рабочей температурой до 1200 °С и температурой плавления около 1400 °С.

Модификация Х20Н80-Н отличается добавкой циркония (0,2–0,5 %), который повышает живучесть нагревательных элементов при длительной эксплуатации. Вариант Х20Н80-ВИ получают методом вакуумно-индукционной плавки, что обеспечивает более высокую химическую чистоту сплава.

Х15Н60 и Х15Н60-Н — ферронихром

Сплав Х15Н60 содержит 55–61 % никеля, 15–18 % хрома и около 25 % железа. Повышенное содержание железа удешевляет материал, но снижает максимальную рабочую температуру до 1125 °С. Температура плавления — около 1390 °С. Модификация Х15Н60-Н также содержит цирконий для повышения ресурса.

Химический состав нихромовых сплавов по ГОСТ 10994-74

Физические и механические свойства нихрома

Ключевые характеристики, определяющие пригодность нихромового листа для конкретного применения, приведены ниже.

Малый температурный коэффициент электросопротивления означает, что при нагреве от комнатной температуры до рабочих 1000–1200 °С сопротивление нихромового листа меняется незначительно. Это критически важно для стабильности мощности нагревательных элементов.

Ключевые свойства нихромового листа

Жаростойкость в окислительной среде

При нагреве на поверхности нихрома образуется плотная защитная плёнка оксида хрома Cr₂O₃, которая препятствует дальнейшему окислению. Сплав Х20Н80 устойчив при температурах до 1200 °С на воздухе, в азоте и аммиаке. Нихром неустойчив в атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения, — в таких условиях оксидная плёнка разрушается.

Высокое электрическое сопротивление

Удельное сопротивление нихрома (1,05–1,4 Ом·мм²/м в зависимости от марки) на порядок выше, чем у меди или алюминия. Это делает нихромовый лист пригодным для изготовления плоских нагревательных элементов большой площади — они выделяют необходимую тепловую мощность при относительно малой длине токоведущей дорожки.

Пластичность и обрабатываемость

Никель обеспечивает нихрому высокую пластичность: лист поддаётся гибке, штамповке, вырубке. Из листового нихрома можно получить фасонные заготовки для нагревателей сложной формы. Хромсодержащая фаза вносит хрупкость, поэтому при увеличении доли хрома обрабатываемость снижается.

Коррозионная стойкость

Нихром устойчив к воздействию влаги, многих кислот и щелочей при комнатной температуре. В нагретом состоянии сохраняет стойкость в окислительных газовых средах.

Нормативные документы на нихромовый лист

Серия стандартов ГОСТ 12766 регламентирует технические условия на различные виды проката из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением:

Листовой нихром толщиной более 3,2 мм, а также листы нестандартных размеров, как правило, изготавливаются по техническим условиям. Ленту толщиной до 3,2 мм и шириной до 400 мм выпускают по ГОСТ 12766.2-90. При толщине свыше 0,2 мм ленту поставляют в мягком (термообработанном) состоянии; при толщине менее 0,2 мм — в нагартованном.

Формы поставки нихромового листа

Нихромовый лист поставляется в нескольких формах в зависимости от толщины и ширины:

Тонкий листовой нихром (толщиной до 3,2 мм) фактически представляет собой широкую нихромовую ленту, нарезанную на карты заданной длины. Толстый лист — штучное изделие, выпускаемое под конкретный заказ.

Применение нихромового листа

Листовой нихром используют в тех случаях, когда нагревательный или конструкционный элемент должен иметь плоскую форму значительной площади. Основные области применения:

Нагревательные элементы промышленных электропечей

Из нихромового листа вырезают плоские нагреватели, экраны, отражатели для камерных и шахтных печей отжига, закалки, сушки. Лист марки Х20Н80 применяют в печах с рабочей температурой до 1200 °С, марки Х15Н60 — до 1125 °С.

Элементы электротермического оборудования

Нихромовый лист служит материалом для колосников, направляющих, транспортёрных лент, работающих в зоне высоких температур. Жаростойкость нихрома позволяет этим деталям сохранять форму и прочность при длительном нагреве.

Электронагреватели бытового и промышленного назначения

Листовой нихром используют при производстве ТЭНов, сушильных шкафов, тепловентиляторов — там, где требуется плоский нагреватель с равномерным распределением тепла по площади.

Элементы сопротивления

Высокое и стабильное удельное электросопротивление делает нихромовый лист подходящим для изготовления пусковых реостатов и резистивных элементов большой мощности.

Выбор марки нихрома: Х20Н80 или Х15Н60

Подбор марки определяется условиями эксплуатации:

При рабочих температурах до 1000 °С экономически оправдано применение листа из ферронихрома Х15Н60. Для ответственного электротермического оборудования, работающего при температурах выше 1100 °С и требующего повышенной надёжности, рекомендуются сплавы Х20Н80-Н и Х20Н80-Н-ВИ.

Особенности эксплуатации нихромового листа

Чем больше толщина нихромового листа, тем выше допустимая рабочая температура нагревательного элемента при прочих равных условиях. Максимальные рабочие температуры, указанные в ГОСТ 12766.1-90, приведены для проволоки различных диаметров и ленты различной толщины — при увеличении сечения допустимая температура возрастает.

Нихром не следует применять в атмосфере, содержащей серу, сернистый газ и сернистые соединения, — в таких условиях защитная плёнка Cr₂O₃ разрушается, и сплав быстро деградирует.

Для продления ресурса нагревателя из нихромового листа необходимо избегать превышения рекомендованных рабочих температур и резких термоциклических нагрузок. Модификации с цирконием (Х20Н80-Н, Х15Н60-Н) обеспечивают повышенную стойкость к термоциклированию.

Поставка нихромового листа

Нихромовый лист — специализированный вид проката, который производится под заказ. Листы поставляются с сертификатом качества, содержащим данные о химическом составе и механических свойствах партии. При выборе листового нихрома для конкретной задачи необходимо указать марку сплава, толщину, ширину, длину и состояние поставки (мягкое или нагартованное).

Помимо листа, нихром марок Х20Н80 и Х15Н60 поставляется в виде круга (прутка), проволоки и ленты — в зависимости от конструктивных требований к нагревательному элементу.