В 1905 году американский металлург Альберт Марш соединил 80% никеля (Ni) и 20% хрома (Cr). В формулах, составленных позже, Ni может быть в пределах 55-78%, а Cr — 15-23%, 1,5% марганца. В качестве лигатур добавляют железо (Fe), алюминий (Al), кремний (Si), (Mo) молибден, (Ti) титан, (Zr) цирконий, микродобавки редкоземельных элементов. В первой смеси Марша лигатуры не было.
От пропорций металлов в сплаве зависят его свойства. Чем больше хрома, тем меньше смесь подвержена окислению.
Почему же максимальный показатель содержания хрома в сплаве равен 20%? Почему нельзя купить нихром, к примеру, с 30% хрома?
Дело в том, что перебор этого металла уменьшает пластичность. Холодной прокатке или волочению ее уже не подвергнешь.
Обрабатываемость нихрома улучшает не только никель, но и железо. Однако высокий состав Fe значительно понижает температурные показатели сплава. В итоге нихром начинает держать температуру только до 900 градусов Цельсия, и живучесть сплава в часах заметно сокращается.
Сплав с повышенным содержанием железа — единственная магнитная разновидность нихрома — это марка Х15Н60. Марка Х20Н80 не обладает магнитными свойствами.
Не имея под рукой химической лаборатории или анализатора металлов можно отличить марку по магнитным свойствам «дедовским способом», т.е. с помощью магнита подвешенного на ниточке. Марка Х15Н60 всегда будет слабо притягивать магнит.
Нихром с легкостью выдерживает температуру плавления до 1400 градусов. Плотность нихрома 8200-8500 кг/м3. Наиболее ценными физическими свойствами нихромов являются высокое электрическое сопротивление (удельное электрическое сопротивление нихрома порядка 1-1,2 ом•мм2/м), малый температурный коэффициент электросопротивления. Высокое сопротивление коррозии в различных средах и высокая жаростойкость. Нихром крипоустойчив. Это означает способность материала при нагреве удлиняться за определенный промежуток времени. Кроме того сплав, пластичный при этом, идеально держит приданную ему форму, может работать при температурах 1100-1300°С.
Досадная особенность нихрома — ограниченная живучесть в часах. Если не вдаваться в таблицы и цифры, марка Х20Н80 прослужит дольше, чем Х15Н60 при одинаковых режимах работы. Разница в цене между вышеописанными марками в пределах 10-15%. Решение о выборе лежит на технологах и экономистах предприятия.
Что касается проволоки фехралевой. Этот аналог или заменитель нихрома изобретен на рубеже XX-XXI веков. Цена дешевле в разы, так как не содержит дорогостоящего никеля. Вместо него только хром, алюминий и железо. Живучесть крайне мала. Рабочая температура не выше 900-950°С. Потребность у предприятий невысокая. Частые простои термического участка всегда огорчают.
На рынке все чаще предлагают нихромы нового поколения. Как они себя зарекомендуют покажет время. На сегодняшний день выводы делать крайне рано, несмотря на идеально написанные характеристики. Технологи с большим опытом и стажем не спешат списывать со счетов нихром Х20Н80. Производители стараются делать выбор в пользу пусть более дорогого, но и более качественного сплава. И вот почему.
Проволока, лента, нить из нихрома — неотъемлемые части практически всех нагревательных устройств. На бытовом уровне нихром используют для утюгов. В пищевой промышленности им оснащают электрические плиты и тостеры. Обогреватели, котлы, автомобильные прикуриватели, подогрев сидений, руля, электронные атомайзеры — перечень применений нихрома можно продолжать достаточно долго.
В промышленности востребован нихром для изготовления нагревательных элементов в высокотемпературных электропечах, различных электрических аппаратах теплового действия, в качестве нагревательных и резисторных элементов. Жаропрочного, жаростойкого, кислотостойкого и химически стойкого сплава в определенных агрессивных средах. В деталях, работающих при высокой температуре, при создании прецизионных резисторов, для которых разработаны специальные марки сложнолегированного нихрома с малым значением температурного коэффициента электрического сопротивления, реостатах. В качестве основного жаропрочного покрытия при газотермическом напылении.
Но, как всему дорогостоящему, нихрому ищут замену. Ученых, металлургов и химиков не покидает идея превзойти качества этого сплава более доступной ценой. Однако пока этого так и не произошло.
