Холоднотянутая проволока из сплава марки Fechroma® предназначена для элементов сопротивления и нагревателей. Например, сплав Fechroma® 23 оптимально сочетает в себе высокое электрическое сопротивление и низкий температурный коэффициент электрического сопротивления (ТКЭС).
Высокая устойчивость к окислению и коррозии в наиболее распространённых промышленных агрессивных средах, обусловлена самой природой химически инертного, плотного поверхностного защитного оксидного слоя на основе AL2О3. В отличие от фехралей, никельсодержащие сплавы, например, нельзя использовать не только в серосодержащих средах, но и в защитной СО-содержащей атмосфере при 800-950 °С, поскольку при одновременном окислении и карбюризации на их поверхности происходит разрушение защитного окисла с образованием т.н. "зеленой гнили".
- цена в 6-8 раз ниже стоимости нихрома;
- высокая температура эксплуатации ― до 1350 °С;
- более высокая температура плавления ― 1500 °С, против 1400°С для Х20Н80-Н;
- меньшая плотность ― 7,28 г/смЗ против 8,4 г/смЗ для Х20Н80-Н и более высокое электросопротивление ― 1,35 Ом•мм2/м против 1,12 для Х20Н80-Н позволяют экономить до 30% на весе при изготовлении нагревательных элементов;
- лучшая коррозионная стойкость в воздушной среде, вакууме, аргоне, серосодержащих, углеродсодержащих средах, водяном паре.
Несмотря на имеющиеся преимущества, фехрали имеют ряд недостатков, которые ограничивают их технологическое применение и возможность замены нихромовых сплавов:
- имеет повышенную хрупкость и пониженную прочность, что затрудняет изготовление нагревательных элементов;
- приобретают необратимую хрупкость в результате образования крупнозернистой структуры после нагрева выше 1000 °С;
- так как фехраль имеет в своем составе железо, то данный сплав является магнитным и может ржаветь во влажной атмосфере при нормальной температуре;
- имеет низкое сопротивление ползучести;
- взаимодействует с шамотной футеровкой и оксидами железа;
- во время эксплуатации нагреватели из фехрали существенно удлиняются, что может привести к их провисанию.
Сплавы типа фехраль склонны к химическому взаимодействию с оксидами и металлами. Для фехралей, в отличие от нихромов, не пригодна керамика из шамота, содержащая значительное количество оксидов железа. При температуре эксплуатации фехралей свыше 1100 °С огнеупорная масса должна содержать не менее 75 % глинозёма и минимальное количество оксидов железа (менее 1 %), до 1100 °С пригодна огнеупорная масса, содержащая не менее 60 % глинозёма и менее 1 % оксидов железа. В практике хорошо зарекомендовал себя способ обмазывания керамики в местах контакта с нагревательными элементами из фехрали высокоглиноземистой массой (смесь 30 % корунда фракцией ≈25мкм, 45 % корунда фракцией ≈5 мкм, 25 % каолина и воды).
Разрушающее действие на окалину фехралей оказывают пары и брызги некоторых металлов – меди, цинка, алюминия, свинца. Недопустим контакт поверхности нагревателя из фехрали с поваренной солью, шлаками, эмалями, асбестом и железной окалиной. Недопустимо изготовление нагревателей из ржавой фехралевой проволоки и ленты. С целью предупреждения преждевременного выхода из строя нагревателей из фехралевых сплавов следует избегать резкого изменения тепловой мощности, особенно в процессе разогрева печи. Для увеличения срока службы фехралевых нагревателей рекомендуется как можно реже охлаждать нагреватели высокотемпературных печей ниже 700-800 °С.
Для повышения срока службы в вакууме, а также в углеродосодержащих и азотосодержащих средах, рекомендуется предварительное окисление проволоки из фехрали при 1100 °С в течении 10-20 ч. Образующиеся при этом оксиды алюминия тормозят возгонку металла, препятствуют проникновение в него углерода и азота.
Следует учитывать, что нагреватели из фехралей имеют длительный срок службы при условии высокой культуры их эксплуатации.
Марка сплава | Fechroma® 23H | Fechroma® 23 | Fechroma® 15 | Fechroma® 13 | ||||
ГОСТ 10994 | Х23Ю5Т | Х23Ю5 | Х15Ю5 | Х13Ю4 | ||||
DIN | 1.4765 | 1.4765 | 1.4767 | 1.4725 | ||||
UNS | К 92500 | К 92400 | - | К 91670 | ||||
Химический состав, % |
|
|
|
| ||||
Cr | 26,5- 27,5 | 22,0-24,0 | 19,0-21,0 | 14,0-15,0 | ||||
Fe | осн. | осн. | осн. | осн. | ||||
Al | 6.0-7.0 | 5,5-6,0 | 4,5-5,5 | 3,0-4,8 | ||||
С | ≤0,08 | ≤0,10 | ≤0,05 | ≤0,005 | ||||
Mn | ≤0,70 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,50 | ||||
Si | ≤0,70 | <0,50 | ≤0,50 | ≤0,50 | ||||
S | ≤0,015 | ≤0,015 | ≤0,015 | ≤0,015 | ||||
Физические свойства | Сопр Ом/м | Расш 10-6/К | Сопр. мкОм/м | Расш 10-6/К | Сопр Ом/м | Расш 10-6/К | Сопр Ом/м | Расш 10-6/К |
20 °С | 1,44 | - | 1,37 | - | 1,35 | - | 1,25 | - |
200 °С | 1,44 | 11,0 | 1,38 | 11,0 | 1,36 | 11,0 | 1,27 | 11,0 |
400 °С | 1,45 | 12,0 | 1,39 | 12,0 | 1,37 | 12,0 | 1,30 | 12,0 |
500 °С | 1,45 | - | 1,41 | - | 1,39 | - | 1,32 | - |
600 °С | 1,46 | 13,0 | 1,42 | 13,0 | 1,40 | 13,0 | 1,34 | 13,0 |
800 °С | 1,48 | 14,0 | 1,44 | 14,0 | 1,42 | 14,0 | 1,39 | 14,0 |
1000°С | 1,49 | 15,0 | 1,45 | 15,0 | 1,44 | 15,0 | 1,42 | 15,0 |
1200°С | 1,49 | - | 1,45 | - | 1,44 | - | - | - |
Характеристика, ползучести, 10-6/К |
|
|
|
| ||||
600 °С | 40 | 40 | 40 | 16 | ||||
800 °С | 15 | 15 | 15 | 4 | ||||
1000 °С | 6 | 6 | 6 | 0,8 | ||||
1200 °С | 1 | 1 | 1 | - | ||||
Температура плавления, °С | ≈1500 | ≈1500 | ≈1500 | ≈1500 | ||||
Плотность (г/см3) | 7,1 | 7,25 | 7,1 | 7,1 | ||||
Теплопров (Вт/м∙K) | 45,2 | 63,2 | 46,1 | 52,7 | ||||
Механ. свойства при 20°С |
|
|
|
| ||||
Растяж 0,12-0,5 мм | 10% | 10% | 10% | 14% | ||||
Растяж 0,5-1,00 мм | 10% | 10% | 10% | 14% | ||||
Растяж 1,0-12,0 мм | 12% | 12% | 12% | 18% | ||||
Предел прочности при растяжении, МПа | 686-784 | 637-784 | 637-784 | 588-735 | ||||
Модуль упругости кН/мм2 | 210 | 210 | 210 | 200 | ||||
Макс. темп. работы | 1400 | 1330 | 1270 | 1070 | ||||
Время работы (часов) | 3500 | 3500 | 3500 | 3500 | ||||
Описание сплава и применение | для изготовления элементов, где требуется максимальная рабочая температура | высокая устойчивость к окислению и коррозии в наиболее распространенных промышленных агрессивных средах | для резистивных элементов, а также для электро-нагревательных устройств | для элементов сопротивления |