Какие прецизионные сплавы нужны для изготовления электрических нагревателей

Прецизионные сплавы обладают нужными физико-механическими характеристиками для достижения оптимальной производительности и надежности электрических нагревателей. 

Чтобы те или иные сплавы можно было использовать в производстве электрических нагревателей, они должны обладать рядом определенных свойств. Таких, как:

• высокая жаростойкость — электрические нагреватели работают при высоких температурах, поэтому сплавы должны обладать стойкостью к окислению в экстремальных эксплуатационных условиях;
• высокое электрическое сопротивление — это позволяет эффективно концентрировать тепловую мощность в ограниченном объеме;
• достаточная крипоустойчивость — сплавы должны сохранять свою геометрию и структуру при длительной эксплуатации в условиях высоких температур;
• удовлетворительная пластичность в холодном состоянии — это позволяет производителям создавать элементы нужной геометрии без необходимости нагрева материала.

Среди различных групп прецизионных сплавов наиболее широкое применение получили две: железо-хром-алюминиевые стали и нихромы. Эти материалы обладают вышеперечисленным качествами и эффективно используются в электрических нагревателях.

Особенности производства и контроля качества сплавов

Сплавы для нагревателей преимущественно выпускают в виде холоднокатаной ленты и проволоки. Жаростойкость этих материалов контролируется методом испытания на живучесть, то есть срок службы образцов определяется при циклическом нагреве и охлаждении.

Физические и механические свойства сталей изменяются при выдержках в определенных температурных интервалах. Например, сплавы  Fe-Cr и Fe-Cr-Al после выдержке при определенной температуре становятся более прочными, но менее пластичными.

Сплавы на железо-хромовой основе при выдержке при 475°C приобретают так называемую 475-градусную хрупкость. Однако процесс охрупчивания является обратимым: восстановить требуемые характеристики материала можно путем его закалки в водной среде при 750-860°С.

Сплавы Fe-Cr-Al и другие металлы ферритного класса имеют низкую крипоустойчивость при высоких температурах (выше 1100-1200°С), что при эксплуатации может привести к провисанию нагревателей. Для предотвращения этого рекомендуется использовать дополнительные опоры по всей длине нагревателей. Кроме того, железо-хром-алюминиевые материалы вступают в реакцию с рядом металлов и окислов. Это не позволяет применять их в сочетании с любой керамикой без дополнительного изоляционного слоя в местах контакты керамических элементов с электронагревательными.

Сферы применения и рабочие температуры прецизионных сплавов

В электрических нагревателях используются восемь марок прецизионных сплавов, каждая из которых имеет свое назначение и диапазон рабочих температур.

1. Х13Ю4 — примется при изготовлении реостатов и нагревательных элементов бытовых приборов. Предельно допустимая температура составляет 1000°С, оптимальная — 900°С.
2. Х15Н60 — сфера применения аналогичная предыдущей марки стали Оптимальная температура эксплуатации — 950°С, максимальная — 1000°С
3. Х15Н60-Н — прецизионный сплав для промышленных и лабораторных печей, а также разнообразных бытовых приборов с нагревательными элементами. Может работать при температуре до 1100°С, однако рекомендованной является 1050°С. 
4. Х20Н80 — материал используется при производстве малогабаритных сопротивлений, реостатов и бытовых приборов. Оптимальной рабочей температурой является 1050°С, предельной — 1100°С. 
5. Х20Н80-Н — применяется в промышленных и лабораторных печах, бытовых приборах. Может использоваться при температуре до 1200°С, оптимальными рабочими условиями считаются 1050°С.
6. Х23Ю5 — используется в свечах накаливания, промышленных и лабораторных печах. Оптимальная рабочая температура — 1150°С, максимальная — 1200°С.
7. Х23Ю5А — область применения аналогична предыдущему материалу, но эта марка стали может использоваться в приборах с более продолжительным сроком службы. Предельно допустимая температура составляет 1200°С, оптимальная — 1175°С.
8. Х27Ю5А — считается наиболее подходящим металлом для нагревательных элементов высокотемпературных лабораторных и промышленных печей. Может использоваться при температуре до 1300°С, оптимальной считается — 1250°С.

Сплавы для электрических нагревателей с буквами А и Н в конце маркировки являются высококачественными. Требуемые физико-механические характеристики достигаются путем добавления редкоземельных и легирующих металлов, оказывающих существенное влияние на окислительные процессы при высоких температурах.

Прецизионные сплавы, выпускаемые заводом ПЗПС

Петербургский завод прецизионных сплавов выпускает стали для производства электронагревателей марок Х15Н60-Н, Х20Н80-Н и Х23Ю5 в виде холоднокатаной ленты толщиной от 0,005 до 4,0 мм и шириной от 3 до 250 мм в соответствии с ГОСТом 12766.2. Наличие современного лабораторного комплекса и модернизированного производственного оборудования также позволяет выплавлять материалы по индивидуальным техническим условиям заказчиков. Чтобы подробнее узнать о возможностях предприятия и уточнить детали сотрудничества, оставляйте заявку или звоните по указанному номеру телефона.

‍