Сплав Х27Ю5Т (ЭИ626, Х27Ю5Т-Н-ВИ)

Сплав Х27Ю5Т (обозначения: ЭИ626, Х27Ю5Т-Н-ВИ) — прецизионный железохромоалюминиевый сплав (фехраль) с высоким электрическим сопротивлением. Относится к V группе прецизионных сплавов по ГОСТ 10994-74. Имеет ферритную структуру и является ферромагнетиком при комнатной температуре. Основа сплава — железо (~65 %), основные легирующие элементы — хром (26–28 %) и алюминий (5–5,8 %).

Сплав Х27Ю5Т разработан для электронагревательных элементов с предельной рабочей температурой до 1350 °С. Применяется в промышленных и лабораторных печах, бытовых нагревательных приборах, а также в элементах электрического сопротивления. По сравнению с нихромовыми сплавами отличается более высоким удельным электросопротивлением и меньшей плотностью, при этом значительно дешевле за счёт отсутствия никеля в основе.

Расшифровка марки Х27Ю5Т

Обозначение сплава содержит информацию о его основных легирующих элементах (система маркировки по ГОСТ 10994-74):

Суффикс -Н в обозначении Х27Ю5Т-Н означает назначение «для нагревательных элементов». Суффикс -ВИ указывает на вакуумно-индукционный способ выплавки.

Химический состав сплава Х27Ю5Т по ГОСТ 10994-74

Химический состав регламентируется ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки» (таблица 5, группа V — сплавы с высоким электрическим сопротивлением).

Примечание. По ГОСТ 10994-74 (примечание 4 к таблице 5) в сплаве Х27Ю5Т допускается массовая доля циркония (Zr) не более 0,1 %. Ce, Ba, Ca вводятся расчётно, их содержание контролируется нормами стандарта.

Влияние легирующих элементов на свойства сплава

Высокое содержание хрома (26–28 %) обеспечивает жаростойкость и коррозионную стойкость на воздухе при высоких температурах. Алюминий (5–5,8 %) формирует на поверхности плотную защитную плёнку оксида Al₂O₃, препятствующую дальнейшему окислению. Титан связывает углерод в карбиды, улучшая пластичность и стабильность структуры. Добавки Ce, Ba, Ca улучшают обрабатываемость и способствуют измельчению зерна.

Физические свойства фехрали Х27Ю5Т

Ниже приведены основные физические характеристики сплава по данным марочника сталей и сплавов.

Основные физические параметры

Удельное электрическое сопротивление Х27Ю5Т при различных температурах

Высокое и стабильное удельное электросопротивление — главная эксплуатационная характеристика сплава, определяющая его пригодность для нагревательных элементов.

Примечание. Номинальное удельное электросопротивление по ГОСТ 12766.2-90 составляет 1,37–1,45 мкОм·м при 20 °С. Изменение сопротивления при нагреве незначительно (менее 5 % в диапазоне 20–900 °С), что обеспечивает стабильность тепловыделения нагревателей.

Механические свойства сплава Х27Ю5Т

Свойства проволоки и ленты при 20 °С

Механические характеристики Х27Ю5Т при повышенных температурах

Данные приведены для образцов после термообработки: нагрев до 760 °С, выдержка 30 мин, охлаждение в воде.

Из таблицы видно, что при температурах выше 600 °С прочность сплава резко падает, а пластичность значительно возрастает. При 800 °С и выше материал практически теряет несущую способность. Это необходимо учитывать при проектировании нагревательных элементов — спирали и ленты должны быть надёжно закреплены, чтобы не деформироваться под собственным весом.

Твёрдость: HB 200–250 (при 20 °С).

Технологические свойства фехрали Х27Ю5Т

Обработка давлением и термообработка

Температура ковки сплава Х27Ю5Т: начало — 1150 °С, окончание — 1000 °С. Режим термообработки — нагрев до 760 °С с выдержкой 30 мин и охлаждением в воде.

Важная технологическая особенность: навивание проволоки Х27Ю5Т на стержень (при изготовлении спиралей) по ГОСТ 12766.1-90 проводится при температуре 300–400 °С. При комнатной температуре фехраль хрупка и при навивке может растрескиваться.

Охрупчивание при 400–500 °С

Сплав Х27Ю5Т, как и другие высокохромные ферритные материалы, подвержен так называемой «хрупкости 475 °С». При длительной выдержке в интервале 400–500 °С происходит распад α-твёрдого раствора с выделением хромобогащённой α’-фазы, что приводит к охрупчиванию. Поэтому при эксплуатации в циклическом режиме (частые включения-выключения нагревателя) нельзя допускать длительного нахождения сплава в этом температурном диапазоне.

Свариваемость сплава Х27Ю5Т

Сплав сваривается ручной дуговой (РДС) и автоматической дуговой сваркой (АДС). При рабочей температуре нагревательного элемента выше 1100 °С сварку выполняют постоянным током электродами из того же сплава (Х27Ю5Т). При рабочей температуре ниже 1100 °С допускается применение электродов из жаропрочных сплавов. Сварное соединение ферритных фехралей склонно к росту зерна в зоне термического влияния, что снижает пластичность шва.

Стойкость к окислению и коррозионная стойкость

Сплав Х27Ю5Т жаростоек в следующих средах: воздух (до 1350 °С), аргон, водород, вакуум, сернистые и углеродосодержащие атмосферы, водяной пар. Жаростойкость обеспечивается защитной оксидной плёнкой на основе Al₂O₃ и Cr₂O₃, которая устойчиво формируется на поверхности при нагреве.

По ГОСТ 12766.1-90 проволока Х27Ю5Т диаметром 0,3 мм и более проверяется на склонность к высокотемпературной язвенной коррозии. На поверхности после испытания не должно быть язв.

Срок службы нагревательных элементов из Х27Ю5Т

Живучесть нагревательных элементов из сплава Х27Ю5Т зависит от рабочей температуры и сечения проволоки (ленты). По данным ГОСТ 12766.2-90 живучесть при 1300 °С составляет не менее 80 часов (метод испытания — ГОСТ 2419, метод Г). С понижением рабочей температуры срок службы значительно возрастает.

Гарантийный срок хранения проволоки и ленты из сплава Х27Ю5Т — два года с момента изготовления (ГОСТ 12766.1-90, ГОСТ 12766.2-90).

Сравнение Х27Ю5Т с нихромом Х20Н80

Фехраль Х27Ю5Т и нихром Х20Н80 — два основных типа сплавов для нагревательных элементов. Их ключевые различия приведены ниже.

Преимущества Х27Ю5Т перед нихромом: более высокое удельное электросопротивление, более высокая предельная рабочая температура, меньшая масса нагревательного элемента при тех же параметрах, более низкая стоимость, стойкость в серо- и углеродосодержащих средах.

Недостатки Х27Ю5Т: низкая пластичность — сплав хрупок при комнатной температуре и плохо переносит динамические нагрузки (вибрации); склонность к образованию микротрещин при рекристаллизации; «хрупкость 475 °С» при циклическом режиме работы; высокотемпературная ползучесть — нагреватели деформируются под собственным весом при температурах выше 800 °С.

Применение сплава Х27Ю5Т

Основные области использования сплава определены ГОСТ 10994-74 и ГОСТ 12766.1-90:

— электронагревательные элементы промышленных печей (закалочных, обжиговых, сушильных, термообработки) с рабочей температурой до 1350 °С;

— лабораторные муфельные и трубчатые печи;

— трубчатые электрические нагреватели (ТЭН);

— нагревательные элементы бытовых приборов (электроплиты, духовые шкафы, сушильные аппараты, электрические тепловентиляторы);

— элементы электрического сопротивления (резисторы, реостаты).

Примечание. По ГОСТ 12766.1-90 (примечание к приложению 3): во вновь создаваемой и модернизируемой технике вместо сплава Х27Ю5Т рекомендуется использовать сплав Х23Ю5Т, обладающий лучшей обрабатываемостью при сопоставимых рабочих характеристиках.

Нормативные документы на продукцию из Х27Ю5Т

Формы поставки проволоки, ленты и прутков Х27Ю5Т

Сплав Х27Ю5Т поставляется в следующих формах металлопроката:

Проволока фехралевая Х27Ю5Т — холоднотянутая, в мягком термообработанном состоянии, диаметром от 0,5 до 6,0 мм (ГОСТ 12766.1-90). Поставляется в мотках или на катушках. Назначение: нагревательные элементы (Н), ТЭН, элементы сопротивления (С).

Лента фехралевая Х27Ю5Т — холоднокатаная, с обрезной кромкой (ГОСТ 12766.2-90). Лента толщиной от 0,2 мм и более поставляется в мягком термообработанном состоянии; толщиной менее 0,2 мм — в нагартованном.

Калиброванные прутки Х27Ю5Т — круглого сечения, диаметром от 6,0 до 10,0 мм (ГОСТ 12766.3-90), в мягком термообработанном состоянии.

По согласованию с заказчиком возможна поставка проволоки и ленты с травленой поверхностью. Объём и условия поставки обсуждаются индивидуально.

Ближайшие зарубежные аналоги сплава Х27Ю5Т

Примечание. Указанные зарубежные марки являются приблизительными аналогами — химический состав и нормируемые свойства могут отличаться. При замене необходимо сверять конкретные требования стандартов.

Х27Ю5Т