Сплавы хрома

Содержание
  1. Обзор конструкционных материалов на основе сплавов хрома
  2. Нихром марки Х20Н80
  3. Нихром марки Х15Н60 (ферронихром)
  4. Применение
  5. Нимоник (разновидность продуктов нихромовой группы)
  6. Инконель
  7. Хроме́ль
  8. Фехраль (от феррум-хром-алюминий)
  9. Комохром (от кобальт–молибден–хром)
  10. Хром — блеск и защита
  11. История открытия
  12. Свойства
  13. Минералы
  14. Получение
  15. Сплавы
  16. Плюсы и минусы металла
  17. Использование
  18. Стоимость
  19. Сравнение сплавов: Нихром основа никель (Ni) и фехраль основа железо (Fe)
  20. Фехраль – сплав железа, хрома и алюминия
  21. Плюсы и минусы фехраля
  22. Нихром – сила никеля
  23. Плюсы и минусы нихрома
  24. Фехраль и нихром: физические свойства
  25. История сплавов
  26. Стойкость к окислению
  27. Твердость и пластичность в обычных условиях
  28. Сфера применения фехраля и нихрома
  29. Когда цена определяет качество
  30. Ферростальные сплавы с высоким содержанием хрома
  31. Характеристики стального сплава с высоким хромосодержанием
  32. Категории стальных сплавов
  33. Преимущества хром стали

Обзор конструкционных материалов на основе сплавов хрома

Сплавы хрома

Калькулятор металлопроката

С высоким эл. сопротивлением

В статье рассматриваются многочисленные сплава хрома, которые используются в качестве конструкционных материалов в различных отраслях промышленности.

Сплавам на основе Cr присущи такие специфические физико-химические свойства, как жаростойкость и жаропрочность, коррозионная стойкость в агрессивных жидкостях и газах, невысокая плотность, ряд других полезных свойств. Благодаря этому они находят широкое промышленное применение в качестве конструкционных материалов.

К конструкционным хромистым сплавам относят, в частности, композиции, содержащие, помимо Cr, также Ni, Si, Co, а также (в качестве легирующих добавок) Al, Мо, W, Mn, TiC и другие элементы Периодической таблицы. Рабочая температура таких сплавов может достигать 1500 °С.

Высокохромистые сплавы отличаются хорошей свариваемостью, не подвергаются охрупчиванию при длительной эксплуатации, практически все изделия из них являются ремонтопригодными, не нуждающимися в нанесении дополнительных защитных покрытий.

[attention type=yellow]

Сплавы хрома имеют высокие механические свойства: они устойчивы к воздействию термических напряжений при циклических сменах температурных режимов, технологичны по отношению к фасонному литью, штамповке горячим и холодным способами.

[/attention]

Хромосодержащие сплавы можно длительно эксплуатировать без нанесения защитного поверхностного слоя в температурном режиме до 1400 °С, кратковременно — до 1550 °С.

Их применяют для изготовления нагревательных элементов, деталей, эксплуатируемых в потоке горячих газов и пара при циклических сменах температур (в диапазоне 600…1500 °С), КИПиА с набором особых физико-химических свойств, различных манипуляторов, узлов машин, штамповочных матриц и пуансонов, другого высокотехнологичного оборудования.

Наличие тех или иных свойств хромистых сплавов обусловлено химическим составом и процентным содержанием входящих химических элементов.

Сормайты — общее наименование ряда литых твёрдых высокоуглеродистых и высокохромистых сплавов на основе Fe, с высокой массовой долей Ni и Si.

Сормайты – эффективные наплавочные материалы (электроды марок Сормайт Т590, Т620, прутки ПР-С27 и др.

), способные на порядок и более повышать степень износостойкости режущего инструмента и деталей различных механизмов, предназначенных для эксплуатации в условиях интенсивного абразивного износа, в т.ч. без смазки и в высокотемпературном режиме.

Режущая способность сормайтов близка к стеллитам. Сормайты, таким образом, занимают промежуточную нишу между быстрорежущими сталями и категорией твёрдых металлокерамических сплавов.

Со второй половины ХХ в.

по сегодняшний день одним из наиболее распространенных в отечественной и мировой металлургии является эвтектический хромистый сплав сормайт № 1, характеризуемый наивысшей степенью твердости (около 50 HRC) и близкий по структурному и химсоставу к группе белых чугунов. Cr – 25…31 %, C – 2,5…3,5 %, Si – 2,8…4,2 %, Ni – 3…5 %, Mn – до 1,5 % , S – до 0,8 %, P – до 0,08 % .

[attention type=red]

Стеллиты (англ. Stellite) — группа износоустойчивых сверхтвёрдых сплавов системы Cr—Co с включением W и/или Мо. Массовая доля входящих в состав сплава элементов регламентируется сферой применения продукта той или иной конкретной марки.

[/attention]

Ещё один важнейший компонент стеллитов всех марок – углерод, способный обеспечить особо высокую степень твёрдости благодаря образованию карбидной кристаллической структуры (по аналогии с высококачественными сталями, требуемые характеристики которых также во многом определяет процент содержания С).

Помимо высочайшей твердости, стеллиты характеризуются устойчивостью к воздействию коррозии, в т. ч. в агрессивных средах.

Основные марки стеллитов и их химический состав предствлены в таблице 1.

Различные марки стеллитов применяются в металлообрабатывающей промышленности для производства деталей, подверженных высоким нагрузкам на истирание: рабочих кромок режущего инструмента, облицовки каналов стволов и компонентов затворов автоматического огнестрельного оружия, упрочняющих армирующих покрытий деталей системы наддува и сёдел клапанов ДВС. Практикуется также использование стеллитов как элементов сварных конструкций (входные кромки) лопаток парогазовых турбин.

Кроме того, стеллиты применяются при изготовлении подшипников, оборудования для нефтегазодобычи, нефтехимической, химической, пищевой, стекольной и других промышленных отраслей.

Стеллиты

Сплавы данной группы могут применяться как литейным способом, (отливка износоустойчивых деталей различных механизмов), так и методом наварки/наплавки/напыления защитных покрытий с использованием стеллитовых прутков, электродов/сварочной проволоки, а также порошков. Параметры стеллитовых наплавочных прутков марок Пр-С27, Пр-В3К и Пр-В3К-Р регламентированы ГОСТ 21449-75.

Одна из самых востребованных и наиболее твердых марок стеллита – сплав, именуемый «видиа» (от нем «wie Diamant»), что в переводе на русский означает «уподобляемый алмазу». Данный материал применяют, в частности, для изготовления напаиваемых пластин-наконечников для перфораторных буров по бетонам/камню.

Нихро́м (от никель-хром) — категория хромосодержащих сплавов, включающих (в зависимости от марки и функционального назначения), 50…80 % Ni и 15…25 % Cr с добавками Mn, Si, Fe, Al. Сплавы данного состава имеют вид твердых растворов системы Ni-Сг на базе кристаллической решетки Ni.

Нихромы характеризуют высокие показатели плотности, теплоемкости и удельного электросопротивления (1,045—1,45 Ом·мм²/м), а также повышенный коэффициент пластичности и способность хорошо удерживать форму в готовых изделиях.

[attention type=green]

Им также присуща высокая степень жаростойкости в агрессивных окислительных средах, например, в HNO3 (до 1300 °C).

[/attention]

Наибольшую стойкость к воздействию азотнокислой среды проявляют нихромы, легированные Si, что обуславливает их широкое применение в нефтехимической и химической промышленности.

Нихром марки Х20Н80

Самый ликвидный сортамент нихрома, особенно в виде проволоки. Что касается нихромовых полуфабрикатов в виде ленты и полосы, то на рынке они востребованы в гораздо меньшей степени, хотя и более продаваемы в сравнении с прутковой и листовой продукцией.

Химический состав:

  • Ni – 72-80 %;
  • Cr – 18-20 %;
  • Si – 1,2 %;
  • Mn – 0,75 %);
  • прочее – Fe.

Допускается легирование сплава добавками редкоземельных металлов с целью повышения эксплуатационного ресурса.

Коэффициент удельного омического сопротивления составляет при 20 °C – 1,13 Ом·мм²/м, (при 1100 °C – 1,167 Ом·мм²/м). Показатель максимально допустимой рабочей температуры – 1250 °C, величина температуры плавления – 1400 °C.

Нихром марки Х15Н60 (ферронихром)

Содержит Ni – 60 %, Cr – 15 %, Fe – 25 %. Коэффициент удельного омического сопротивления составляет при 20 °C – 1,12 Ом·мм²/м, (при 1100 °C – 1,248 Ом·мм²/м). Показатель максимально допустимой рабочей температуры – 1125 °C, величина температуры плавления – 1390 °C.

Нихромы с содержанием Cr в пределах 25…30%, используют для производства лент и проволоки большого сечения. Для протяжки тонкой проволоки (Ø 0,01…0,30 мм) применяют марки нихрома более высокой пластичности, с содержанием Cr до 20 %.

Применение

Нихром – материал не дешевый, однако, с учетом присущих ему достоинств, фактор стоимости во многом нивелируется. Что, в свою очередь, обуславливает широкий спектр практического применения.

Использование нихрома, в частности, востребовано для:

  • производства элементов высокотемпературного нагрева электрических печей, в которых осуществляется обжиг и сушка;
  • изготовления электрических приборов теплового воздействия (медицинские электроскальпели, запальные свечи, комплекты для выжигания и т.д.);
  • выпуска деталей технических устройств, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах при высоких температурах, в которых нихром востребован как очень прочный жаростойкий и коррозиестойкий сплав (например, резисторные элементы, реостаты, термостаты и т.д.);
  • формирования подслоя и термостойкого защитного покрытия, наносимого способами термического напыления или наплавки;
  • производства термоэлементов испарительной аппаратуры.

Благодаря высокой пластичности нихром хорошо поддается таким видам обработки, как сварка, точение, волочение, прокатка, штамповка и др.

Нимоник (разновидность продуктов нихромовой группы)

Дисперсионно-твердеющие высокожаропрочные сплавы с никель-хромовой основой. Наиболее востребованной из них является марка Нимоник 80 – в состав которого включено ~80 % Ni и ~20 % Cr. Для повышения прочностных характеристик в сплав данного типа могут быть введены такие легирующие элементы, как Ti (2.

0…2,5 %) и Al (1,2…1,5 %). Нимоник-80 в деформированном виде применяют для производства особенно прочных и устойчивых к износу лопаток газовых и паровых турбин, работающих в температурном режиме 780—880 °C.

Аналоги сплава Нимоник-80 – жаропрочные хромоникелевые сплавы марок ЭИ437, ЭИ437А (ХН77ТЮ), а также и ЭИ437Б (ХН77ТЮР).

Нимоник

Инконель

К группе нихромов причисляют также семейство аустенитных хромоникелевых жаропрочных сплавов типа Инконель (Inconel) марок 600, 625, 690, 718, 750, МА758, способных не только сохранять высокую прочность в режиме повышенных температур, но также сопротивляться ползучести и проявлять коррозионную стойкость. Химический состав наиболее востребованных марок данного сплава отображен в таблице 2.

Из инконелей изготавливают детали машин и механизмов, эксплуатируемых в экстремальных условиях (газотурбинных двигателей, компрессоров, парогенераторов, аппаратуры для химической промышленности и т.д.).

Хроме́ль

Хромоникелевый сплав со следующим химсоставом:

  • Cr — 8,7…10 %;
  • Ni — 89…91 %;
  • Si, Cu, Мn, Co — примеси.

Сплав применяют, главным образом, для изготовления элементов термопар. Наиболее популярны термопары типа «хромель-алюмель» (ХА, согласно международной классификационной системе – тип К). Широко применяются также изделия типа «хромель-копель» (ХК, международное — тип L). Технические условия изготовления термопарной проволоки названных разновидностей регламентируются ГОСТ 1790-77.

Общее наименование, которое имеет группа жаростойких сплавов на базе Fe, содержащих также Cr (17…30 %) и Al (4,5—6,0 %). Сплавы типа хромаль отличает уникальное сочетание повышенной жаростойкости (до 1450 °С) и высокого омического удельного сопротивления (1,3—1,5 мком⋅м). Температура плавления – 1500…1510 °С. Показатель удельной плотности 7,15…7,30 г/см3.

Хромали и нихромы, являются применяемыми в сходных технических отраслях конструкционными материалами, выпускаемыми, главным образом, как проволока и лента.

Хромали, в сравнении с нихромами, являются более жаростойкими, особенно в воздушной, водородной, а также содержащей S и C окислительной среде.

Однако они более сложны в изготовлении и нуждаются в особом режиме эксплуатации, поскольку имеют относительно небольшую прочность при температурах > 1000 °С.

Кроме того, хромали подвержены охрупчиванию под воздействием паров и окислов ряда распространённых химических элементов.

Отечественная промышленность производит хромали марок 0Х23Ю5А, 0Х27Ю5А и др. Наиболее популярные зарубежные хромалевые сплавы – кантал и мегапир.

Фехраль (от феррум-хром-алюминий)

Прецизионный сплав на базе Fe, включающий в свой состав набор следующих элементов:

  • Cr – 12…27 %;
  • Al – 3,5…5,5 %;
  • Si – 1 %;
  • Mn – 0,7 %;
  • прочее — Fe.

Фехраль устойчив к окислению в воздушной среде при высоких температурах. Характеризуясь высокой степенью твердости и хрупкости, плохо поддается обработке механическими способами. Имеет высокую степень удельного электросопротивления (1,2—1,3 Ом·мм²/м). Показатель удельной плотности – 7100…7300 кг/м³. Температура плавления ~ 1460 °C.

Как видим, сплавы хромаль и фехраль, при общей схожести химического состава, различаются по процентному содержанию Cr (соотв. 17…30 и 12…27 %) и Al (соотв. 4,5…6,0 и 3,5…5,5 % %). Это обуславливает различия в показателях удельного сопротивления (соотв.

1,3…1,5 и 1,2…1,3 Ом·мм²/м) и температуры плавления (соотв. 1500…1510 и 1450….1460 °C). Данные факторы, в свою очередь, влияют на спектр практического применения.

[attention type=yellow]

Так, изделия из хромалей, в сравнении с фехралевыми аналогами, являются более устойчивыми к окислению в сернистой и углеродистой атмосфере и менее хрупкими.

[/attention]

Сплав на никелевой основе, жаропрочный.

Химический состав:

  • Cr – 18…22 %;
  • Mo – 9…11 %;
  • Co – 10-14%;
  • Al – 1.35…1.85 %;
  • Ti – 3.1…3.4%;
  • Fe – 0-5.5%;
  • Прочее – Ni с незначительными добавками B, С, Mn, Si, S, Cu.

Высокая степень прочности сохраняется в температурном интервале 650…1000 °C. Используется для изготовления компонентов реактивных двигателей и космических аппаратов, а также в иных промышленных сферах, где востребованы высокие прочностные характеристики, проявляемые в режиме экстремальных температур.

Комохром (от кобальт–молибден–хром)

Сплав Ni (62%), Cr (25%) и Mo (10%) с добавкой Со. Устойчив к воздействию длительных нагрузок в температурном режиме > 750 °С.

Благодаря сочетанию высоких эксплуатационных характеристик и нейтральности по отношению к тканям человеческого организма сплав комохром широко применяются в медицине, в частности, в стоматологии и ортодонтии, сфере протезирования суставов и мягких тканей, для изготовления хирургических инструментов.

Источник: https://www.metotech.ru/art_hrom_4.htm

Хром — блеск и защита

Сплавы хрома

› Металлы

02.09.2020

Хром — металл, который видели все. Зеркально-блестящие детали на автомобилях, сверкающая металлом сантехника или детали мебели в стиле хай-тек — все покрыто тонким слоем хрома.

История открытия

История нового металла начинается с исследования Ломоносовым крокоита (красной свинцовой руды). Его изучали русские химики, затем минерал попал в Европу. Тут в него просто влюбился Вокелен.

Кристаллы хрома различной формы

Он писал о крокоите:

«чудесный красный цвет, прозрачность и кристаллическая структура … побуждали химиков интересоваться его природой».

Вокелен растворял, возгонял, выпаривал — и получал разноцветные соли. Потому и новый металл назвал хром от (греческого сhrome) — цвет.

Свойства

Хром (Chromium) относится к металлам, он входит в пятерку самых твердых элементов (твердость 8,5 по шкале Мооса).

Все присущие металлам свойства у элемента имеются:

  • металлический блеск;
  • теплопроводность;
  • электропроводность.

Структура кристаллической решетки объемноцентрированная, кубическая.

Химические свойства:

  1. На воздухе покрывается оксидной пленкой (пассивируется).
  2. С кислотами (азотной и серной) при нормальной температуре не реагирует.
  3. Соли двухвалентного хрома — отличные восстановители.
  4. С неметаллами реагирует при высокой температуре, образует карбиды, силициды, нитриды.

В природном хроме четыре стабильных изотопа.

Свойства атомаНазвание, символ, номерАтомная масса(молярная масса)Электронная конфигурацияРадиус атомаХимические свойстваКовалентный радиусРадиус ионаЭлектроотрицательностьЭлектродный потенциалСтепени окисленияЭнергия ионизации(первый электрон)Термодинамические свойства простого веществаПлотность (при н. у.)Температура плавленияТемпература кипенияУд. теплота плавленияУд. теплота испаренияМолярная теплоёмкостьМолярный объёмКристаллическая решётка простого веществаСтруктура решёткиПараметры решёткиТемпература ДебаяПрочие характеристикиТеплопроводностьНомер CAS
Хром / Chromium (Cr), 24
51,9961(6)[1] а. е. м. (г/моль)
[Ar] 3d5 4s1
130 пм
118 пм
(+6e)52 (+3e)63 пм
1,66 (шкала Полинга)
−0,74
6, 3, 2, 0
 652,4 (6,76) кДж/моль (эВ)
7,19 г/см³
2130 K (1856,9 °C)
2945 K (2671,9 °C)
21 кДж/моль
342 кДж/моль
23,3[2] Дж/(K·моль)
7,23 см³/моль
кубическаяобъёмноцентрированая
2,885 Å
460 K
(300 K) 93,9 Вт/(м·К)
7440-47-3

Рекомендуем:  РОДИЙ – царственная роза платиноидов

Минералы

Некоторые хромсодержащие минералы можно увидеть на прилавках ювелирных магазинов: хромдиопсид, уваровит, хромтурмалин.

В группу хромитов входят алюмохромит, магнохромит, хромпикотит. Они так похожи, что их сложно отличить один от другого.

Промышленное значение имеет хромистый железняк.

Получение

Способы получения зависят от того, какой продукт желательно получить.

Феррохром извлекают из хромистого железняка в электропечах путем восстановления с коксом (углеродом).

Для получения чистого металлического хрома необходимы  несколько этапов:

  1. Хромит железа сплавляют с кальцинированной содой, получая хромат натрия и оксид железа.
  2. Na2CrO4 растворяют, Fe2O3 удаляют.
  3. Подкислением переводят хромат в дихромат.
  4. Восстанавливают дихромат углем, получая оксид хрома.
  5. При помощи алюминотермии Cr2O3 (хромовую зелень) переводят в металлический хром.

Возможно получение чистого электролитического Cr из раствора CrO3 (формула оксида хрома).

Сплавы

Хромовые сплавы условно делят на 2 категории:

  1. Низколегированные с содержанием хрома до 1,6%. В таких сплавах увеличены прочность и твердость.
  2. Высоколегированные, содержание хрома больше 12%. Это нержавеющие сплавы; у них коррозионная устойчивость, как у самой лигатуры.

Некоторые марки сплавов:

  • феррохром;
  • хромель;
  • нихром;
  • стеллит;
  • Рене 41.

В состав сплавов часто входят:

  • марганец;
  • алюминий;
  • кремний;
  • вольфрам;
  • кобальт.

Плюсы и минусы металла

Совокупность достоинств и недостатков хрома определяет его место в сферах использования.

ДостоинстваНедостатки
Устойчив к коррозииДля получения пластичного металла необходима дополнительная обработка
Имеет высокую температуру плавленияПримеси сильно ухудшают качественные характеристики металла
Один из самых твердых металловИспользование в электротехнике ограничивается высокими твердостью и температурой плавления

К недостаткам можно отнести цену металла (она довольно высока).

Использование

Применение хрома в черной металлургии велико — это около 2/3 общей выплавки металла. Производство хромированных сплавов выгодно — даже небольшие добавки лигатуры сообщают сплаву лучшие качества стойкого металла.

Рекомендуем:  АЛЮМИНИЙ – дороги, которые он выбирает

Оставшаяся треть в основном идет на хромирование. Покрытие хромом может быть функциональным, декоративным, или совмещать оба качества.

Сантехническая продукция просто создана для хромирования. Жара, влага, химические вещества не испортят ни смеситель, на душ, ни аксессуары для ванной.

Слой функционального хромирования защищает детали от коррозии, его толщина достигает нескольких миллиметров.

Декоративное хромирование — для красоты, его слой тоненький, всего 0,2-0,7 мкм.

Хромирование бывает:

  • электролитическим;
  • химическим;
  • вакуумным;
  • диффузным.

Стоимость

Цена марки ЭРХ-1 за килограмм — 7500 рублей.

Порошок (марка ПХ-1С) стоит 6000 руб/кг.

Цены указаны на 02.09.2020.

Хром — блеск и защита Ссылка на основную публикацию

Источник: https://themineral.ru/metally/hrom

Сравнение сплавов: Нихром основа никель (Ni) и фехраль основа железо (Fe)

Сплавы хрома

Сплавы фехраль и нихром достаточно похожи, но по мнению многих мастеров, предпочтению следует отдать нихрому.

Фехраль и нихром относятся к группе прецизионных сплавов, то есть обладают точно определенными показателями.

Хоть и один, и другой из вышеуказанных сплавов имеет значительную ценность для промышленности в силу свойственных ему качеств, имеются отличия, влияющие на «выполнение» поставленных перед ними задач.

Так, к примеру, фехраль считается хрупче, чем нихром, поскольку в его составе отсутствует никель (Ni), который имеет свойство повышать прочность и живучесть сплава в часах.

Фехраль – сплав железа, хрома и алюминия

Фехраль – прецизионный сплав на основе железа (Fe). В его составе также присутствует хром (Cr) и алюминий (Al). Кроме того, в незначительной процентной доле присутствуют и некоторые другие элементы.

Данный сплав может иметь несколько видоизмененных составов и, соответственно, марок. Самыми распространенными являются фехраль Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, а также Х15Ю5.

Как было сказано ранее, самым весомым компонентом является железо (Fe). Оно составляет около 70 % в Х23Ю5Т и 66 % в Х27Ю5Т.

Цена фехраля ниже, чем нихрома, именно за счет высокого содержания железа. Элемент (Fe) ухудшает некоторые характеристики сплава.

Следующим компонентом является хром (Cr). Его содержание 23-25 % и 27-28 % соответственно.

Алюминий (Al) в Х23Ю5Т и Х27Ю5Т содержится практически в равных количествах – от 5 % до 6 %.

Марка фехраля Х15Ю5 отличается повышенным содержанием железа (Fe), близко 80 % и уменьшеным содержанием хрома (Cr) – от 13 % до 15 %.

[attention type=red]

Благодаря этому сплав обретает прочность, но не настолько большую, как у нихрома. Процентная доля алюминия сильно не отличается от других марок, он составляет не более 6%, не менее 4 %.

[/attention]

Во всех марках фехраля также содержится никель (Ni), титан (Ti), кремний (Si), марганец (Mn) и углерод (C). Их доля составляет до 1 %. А также в совсем малых количествах содержится кальций (Ca), церий (Ce), фосфор (P) и сера (S).

Плюсы и минусы фехраля

Представленный сплав, основными компонентами которого являются железо, хром и алюминий, имеет свои достоинства и недостатки.

Достоинства:

  • низкая электропроводимость;
  • дешевле, чем нихром;
  • имеет высокую рабочую температуру (до 1400 °С);
  • хорошая жаростойкость.

Недостатки:

  • слишком хрупкий и недолговечный;
  • сильно магнититься (вызвано большим содержанием железа);
  • подвержен окислению;
  • навивка возможно только в нагретом состоянии.

Нихром – сила никеля

Нихром также входит в группу прецизионных сплавов. В основном состоит из никеля (Ni), а также из хрома (Cr).

Примерная процентная доля каждого элемента в данном сплаве: никеля (Ni) 55-80 %, хрома (Cr) 15-23 %, марганца (Мn) не более 2 %. Также совсем малую процентную часть занимают кремний (Si), титан (Ti), алюминий (Al) и углерод (C), еще меньшее количество содержится фосфора (P) и серы (S).

Нихром тоже имеет несколько марок, в зависимости от изменений состава. Так, широко используются такие нихромовые марки как Х20Н80 или Х15Н60.

Под «Х» подразумевается хром, цифры сразу после этой буквы – процентная доля хрома, соответственно. Так точно «Н» – это процентное содержание никеля. А также есть марки с добавками циркония (Zr) – нихром Х20Н60-Н и Х15Н60-Н.

Кстати, в названии марки зачастую может скрываться способ создания сплава. К примеру, в названиях Нихром Х20Н80-ВИ и нихром Х15Н60-ВИ подразумевается, что ВИ – это вакуумно-индукционное изготовление сплава.

Плюсы и минусы нихрома

Достоинства сплава:

  • низкая электропроводимость;
  • не магнитен, в отличии от фехраля;
  • устойчив к деформации;
  • имеет отличные механические свойства;
  • жаростойкий.
  • предельная рабочая температура до 1100-1400 °С

Недостатки сплава:

  • достаточно высокая стоимость.

Фехраль и нихром: физические свойства

Представленные сплавы имеют специфические физические качества. Плотность фехраля составляет 7,2 г/см3, нихрома – 8,4 г/см3.

Удельное сопротивление равно 1,2-1,3 мкОм·м и 1,0-1,1 мкОм·м соответственно.

Фехраль ферромагнитен, а нихром немагнитен. 

Удельная теплоемкость фехраля 0,48 °С, а нихрома 0,44 – 0,46 °С. Твердость составляет 200-250 единиц и 140-150 единиц соответственно.

Предельная температура плавления фехраля – 1500 °С, нихрома – 1400 °С.

История сплавов

Название «фехраль» сложено из названий главных элементов, входящих в его состав: Ферум (железо) (Fe) – “фе”, Хром (Cr) – “хр”, Алюминий (Al) – “аль”. Название сплава «нихром» также сложено из названий его основных компонентов: Никель (Ni) – “ни”, хром (Cr) – “хр”, Марганец (Mn) – “ом”.

Первая марка нихрома была разработана в 1905 году А. Маршем – работником американской компании Driver-Harris Company в Соединенных Штатах Америки.

Стойкость к окислению

Благодаря никелевому составу нихром практически не подвергается окислению. В промежуток нагрева на поверхности нихромовой части образуется тонкая, но защитная пленка (из оксида хрома), что довольно-таки сильно увеличивает стойкость сплава в более жестких условиях.

В свою очередь, фехраль будет подвержен окислению гораздо сильнее, поскольку главным компонентом сплава является железо. На поверхности фехралевого сплава при окислении образуется более массивная оксидная пленка высокой плотности. Эта пленка появляется гораздо быстрее на фехрале, чем на нихроме.

Твердость и пластичность в обычных условиях

Более высокая пластичность свойственна нихрому. Данный показатель у сплава в процентах примерно равняется 20, но это может зависеть еще и от маркировки.

Фехраль имеет пластичность, которая примерно равна 16 %, но это у марки Х15Ю5. А вот сплав с маркировкой Х23Ю5Т имеет еще меньшую пластичность – 10 %.

Но фехраль более прочен, поскольку в его составе большое количество хрома. Это не позволяет ему быть таким же пластичным, как и нихром.

[attention type=green]

Фехраль более ломок, так как содержит большой процент хрома.

[/attention]

Навивка фехраля доступна только при высокой температуре (от 300 °С), а нихром можно навить в спираль и при обычной комнатной температуре.

Сфера применения фехраля и нихрома

Нихром считается очень даже прочным сплавом. Это сыграло большую роль для изготовления разного диаметра спиралей и проволок. А также из нихрома изготавливают прутки, нихромовые нити, ленты, листы, полосы.

Благодаря высокой жаростойкости, допустимо использовать нихромовые сплавы в производстве нагревательных приборов.

Нихром сохраняет свои ключевые физические свойства даже при сильных колебаниях температуры, что дает возможность применять сплав достаточно широко.

Из нихрома и фехраля изготовляют трубчатые элементы нагревания. Работать с этими сплавами можно при предельной температуре 1400 °С и 1500 °С соответственно. Поэтому эти сплавы можно применять при производстве элементов реостатов и проволочных резисторов.

Фехраль и нихром применяют в похожих сферах, несмотря на их разный состав и отличительные характеристики.

Когда цена определяет качество

Если сравнивать в цене фехраль и нихром, то значительно дешевле окажется фехраль. Это связано с тем, что основным составляющим фехраля является железо, а нихрома – никель.

По своей стоимости само железо гораздо дешевле, чем никель. От этого и разная цена готовых сплавов. Но приборы и заготовки где основа железо быстрее износятся, ибо количество включений/ выключений у приборов из фехраля гораздо меньше, чем у нихрома.

И если сравнивать непрерывную работу, то фехраль послужит, конечно же, меньше.

Поэтому при покупке сплавов с высоким электрическим сопротивлением, в первую очередь необходимо обращать внимание на его физические и химические качества, а не на цену.

[attention type=yellow]

Также следует ориентироваться на личные потребности и будущую сферу применения того или иного сплава.

[/attention]

Голосование:

3410

14 января 2019

Источник: https://partalstalina.ru/article/item/29

Ферростальные сплавы с высоким содержанием хрома

Сплавы хрома

Ферросплавом называется сплав железа с другими химическим элементами. По большей части применяются в легировании специальных сталей, использующихся в отдельных областях производствах с повышенным требованием к свойствам материала.

Характеристики стального сплава с высоким хромосодержанием

Cr (хром) встречается в природном состоянии в большинстве случаев в качестве хромита железа – Fe(CrO2)2. При помощи восстановления углеродом (коксом) в электропечах получают феррохром, используемый в прокате легированных видов сталей.

Чем больше хрома в составе сплава, тем он лучше противостоит воздействию агрессивных сред. Устойчивось к коррозии в соленой и пресной воде, щелочным и солевым растворам, газовым средам и продуктам нефтепромышленности.

За высокую антикоррозийность металла ответственен хром. В чистом виде химический элемент обладает повышенной устойчивостью из-за образования защитной окисной пленки на поверхности.

Наличие хрома в стали более 13% обеспечивает защитные способности проката только в слабоагрессивной среде. Порог в 17% повышает свойства ферросплавов до устойчивости к более агрессивным средам и процессам окисления.

В каждом производстве требуется хром сталь с разным процентным показателем этого химического элемента. Существует несколько основных видов ферростальных сплавов.

Категории стальных сплавов

Ферритные стальные сплавы предназначены для производства оборудования, применяемого в среде с продуктами окисления, в фармакологии и медицинской отрасли, в пищепроме, машиностроении, для изготовления теплообменного оборудования, бытовых приборов. Хромистые ферритные сплавы выдерживают воздействие растворов с аммиачным составом, азотной кислоты, селитры, фосфатных кислот и другой агрессивной среды.

Этот тип хром стали представляет прокат 400-ой серии:

  • марки 08Х13, 12Х13 с небольшим углеродным содержанием, хорошими сварными особенностями, пластичные и отлично поддаются штамповке;
  • сортамент 40Х13, 30Х13 отличается повышенной твердостью и прочностью. Используют для производства пружин, игл карбюраторов, медицинских инструментов;
  • сплавы марки 15Х25Т, 12Х17, 15Х28 с высоким содержанием хрома не только коррозионно-устойчивы, но и окалиностойкие. Сплав 08Х17Т легирован титаном и выдерживает до 900°С.

Аустенито-ферритные сплавы. Эта группа обладает повышенным пределом текучести, склонностью к образованию зерен с сохранением двухфазной структуры, хорошими сварными свойствами и небольшим содержанием дорогостоящего никеля. Достаточно часто используются в авиационном производстве, судостроении, в химической отрасли и нефтегазовой промышленности.

К аустенито-ферритным сплавам относятся стали по типу:

  • 08Х22Н6Т – стойкая к коррозийным воздействиям. В промышленности применяется в изготовлении комплектующих газовых турбин, сварочных аппаратов и оборудования с рабочим режимом от -10 до +300°С;
  • 08Х21Н6М2Т – высоколегированная жаропрочная сталь, выдерживающая до 300 С. Из нее производят реакторы, теплообменное оборудование, арматуру, трубопроводы;
  • 08Х18Г8Н2Т – коррозионно-устойчивая сталь, применяемая в производстве сварных приборов, работающих в окислительной среде при температуре то -50 до 300°С.

Одной из самых востребованных сталей в современной промышленности является хромистая ферритная коррозийно-устойчивая сталь марки AISI 430 и ее отечественные аналоги. Сплав обладает:

  • высокими механическими и прочностными свойствами;
  • повышенной стойкостью к воздействию атмосферных явлений и окислительной среде;
  • поддается всем методам обработки. Штамповка, вытяжка, перфорация, сварные работы.

Преимущества хром стали

При довольно приемлемой цене стальной сплав с высоким содержанием хрома обладает такими же качествами, как и дорогостоящая никельсодержащая сталь.

Использование низкоуглеродистой ферритной хромистой стали окупает любой проект сразу в несколько раз. Из нее можно производить:

  • установки для перекачивания газа и нефтепродуктов
  • углеводородные трубопроводы
  • технологические комплексы по переработке нефтегазовой продукции
  • изготовление оборудования для пищевой промышленности. Столы, посуда, кухонная утварь, поддоны, мармиты, мойки, вытяжки, сливы, посудомоечные машины, приборы для сервировки стола
  • предметы для архитектурных и дизайнерских решений. Хром сталь используется в изготовлении сантехнических приборов, предметов интерьера, мебели, металлических панелей для обшивки зданий в стиле хай-тек
  • аксессуары для автомобилестроения, наружные зеркала, ручки дверей, декоративные выхлопные системы
  • детали для теплообменного оборудования
  • медицинское оборудование, начиная от обыкновенных игл для шприцов, и заканчивая высокотехнологическими установками для проведения сложных операций
  • стоматологические комплектующие и инструменты
  • оборудование для фармацевтического производства
  • режущие инструменты, гидравлические клапаны, пружины, турбинные лопатки, арматура

Все виды ферростальных сплавов лучше покупать у проверенного поставщика, так как современный рынок содержит много сомнительных предложений от малоизвестных продавцов. От качества продукции зависит, сколько времени будет функционировать оборудование, его устойчивость к коррозии и воздействию агрессивных сред, долговечность и даже презентабельный внешний вид.

13 марта 2017

с друзьями:

Источник: https://tdspecstal.ru/articles/spetsialnye-stalnye-splavy-v-proizvodstve.html

Сам себе врач
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: