Нихромовая спираль: свойства, применение

Современную жизнь невозможно представить без огромного количества разнообразных электроприборов. Для многих из них нихромовая спираль является основной деталью – «сердцем» механизма. Работа электронных устройств, станков, электроинструментов, используемых в быту и на масштабных производствах, напрямую зависит от проволоки с оригинальным сплавом.

Описание

В 1905 году американский ученый Альберт Марш придумал соединить хром и никель. Запатентованная формула выглядела следующим образом 20 % хрома и 80 % никеля. Сплав получил название – нихром. Первоначально в смеси не было лигатуры (тугоплавких элементов) и это был двухкомпонентный сплав. Сегодня можно найти варианты с содержанием никеля 55 %, а хрома от 15 %. Примесями служат: железо, силиций, марганец, алюминий, титан, молибден, кремний. Известно более десяти «рецептов» металла, попадающих под обозначение нихрома.

Нихромовая спираль, обладая исключительно высоким удельным сопротивлением, стала незаменимым компонентом в многочисленных инструментах и приборах. Она способна выдерживать высокотемпературное окисление как в обычных, так и в агрессивных условиях. Такое свойство сплав имеет благодаря наличию хрома, который образует на поверхности изделия защитную оксидную пленку. Она же окрашивает сплав в темный цвет. Если снять (механическим воздействием) окисленный слой, оттенок поменяется на беловато-серый.

У двухкомпонентного сплава отсутствуют магнитные характеристики, многокомпонентные модификации могут иметь ослабленные показатели. Нихромовая спираль отличается жесткостью и хорошей пластичностью. Проволока выпускается с различным сечением от 0,01 до 10 мм. Основные свойства:

• удельное электрическое сопротивление – 1100-1400 ОМ`м;
• температура плавления до 1400 градусов (рабочий диапазон – 800—1100 градусов Цельсия);
• плотность – 8200-8500 кг/м³;
• прочность – 650-700 МПа.

Свойства материала соответствуют самым высоким технологическим требованиям.

Преимущества

Высокий и устойчивый спрос на компоненты из нихрома объясняется удивительными качествами сплава:

• не подвергается коррозии;
• имеет небольшой вес;
• прост в обработке (легко штампуется и сваривается);
• обладает высокой жаропрочностью;
• прочный и одновременно эластичный;
• отличается повышенной устойчивостью к агрессивным средам;
• имеет продолжительный срок службы.

Еще одним немаловажным преимуществом является повышенное сопротивление электрическому току. На практике этот показатель позволяет при меньшем количестве нихрома (длина нихромовой спирали короче) получить больше тепла, чем от, например, стального элемента. В свою очередь меньшее количество металла позволяет уменьшить вес и размеры всего аппарата. Самое главное достоинство нихрома – сочетание всех вышеперечисленных показателей в одном материале.

Разновидности

Нихромовая спираль может быть выполнена из различных модификаций сплава и быть разной толщины. Марки отличаются по своему составу и делятся (условно) на три основные группы:

• Для резисторов: Х20Н80 (20 % хрома, 80 % никеля); Х20Н73ЮМ-ВИ (20 % хрома, 73 % никеля, 3 %, алюминия, 1,5 %, молибдена, до 0,3 % марганца, до 0,05 %, титана, 2 %, железа, до 0,05 % углерода, выплавлен вакуумно-индукционным методом).
• Для использования при температуре не выше 900 градусов.
• Для нагревательных элементов с повышенной устойчивостью к высоким температурам: ХН70Ю-Н (27 % хрома, 70 % никеля, 3 % алюминия, до 0,3 % марганца, до 0,03 % цезия, до 0,1 % бария, до 1,5 % железа, до 0,1 % углерода).

От пропорций, входящих в него компонентов, зависят свойства сплава. Большое количество хрома предотвращает окисление.

Сфера применения

К числу наиболее востребованного материала на рынке электротехнической продукции относится нихромовая проволока. Спираль из этого сплава применяется во многих моделях электронагревательных приборов. В домашних условия умельцы используют ее для:

• аппарата выжигания по дереву;
• самодельных печей для обжига керамики;
• приспособлений быстрого разогрева некоторых металлов в кузне;
• изготовления простейших обогревательных конструкций («козлов»);
• самодельных сварочных аппаратов.

Промышленное использование нихрома в бытовых приборах широкое: фены, утюги, нагревательные приборы, паяльники, электроплитки и прочее. Проволока с большим сечением применяется для автоматических сварочных агрегатов. Такой сплав можно встретить в лабораторном оборудовании и радиотехнической сфере. Нихром применяют там, где требуется стойкость к высоким температурам и агрессивным средам.