Коротко: фехраль (Х23Ю5Т) держит более высокую температуру — до 1400 °C у толстой проволоки против 1200 °C у нихрома Х20Н80-Н, у него выше удельное сопротивление и он легче. Нихром пластичнее, прочнее в горячем состоянии, не магнитится и дольше живёт при испытании на живучесть. Для муфельных и лабораторных печей выше 1150 °C обычно берут фехраль, для ТЭН, паяльников, спиралей с частым включением и тонких нагревателей — нихром.
Что такое фехраль и нихром
Фехраль — сплав железа с хромом (22–24 % в Х23Ю5Т) и алюминием (5,0–5,8 %). Название собрано из символов: Fe — железо, Cr — хром, Al — алюминий. Основа — железо, никеля в нём почти нет (не более 0,6 %).
Нихром — сплав никеля с хромом. В самой ходовой марке Х20Н80-Н хрома 20–23 %, никель — всё остальное, около трёх четвертей массы. Подробно о марке — в статье «Нихром Х20Н80: состав, свойства, ГОСТ».
Обе группы сплавов описаны в одних и тех же стандартах: состав — ГОСТ 10994-74, проволока для нагревателей — ГОСТ 12766.1-90.
Сравнение по ГОСТ 12766.1-90
| Показатель | Фехраль Х23Ю5Т | Нихром Х20Н80-Н |
|---|---|---|
| Основа сплава | железо | никель |
| Плотность, г/см³ | 7,21 | 8,4 |
| Температура плавления, °C | 1500 | 1400 |
| Структура | ферритная | аустенитная |
| Магнитность | ферромагнитен | немагнитен |
| Удельное сопротивление, мкОм·м | 1,34–1,45 | 1,03–1,18 (по диаметру) |
| Макс. рабочая t нагревателя на воздухе, °C | до 1400 | до 1200 |
| Живучесть при испытании, ч, не менее | 70 (при 1300 °C) | 160 (при 1200 °C) |
| Временное сопротивление разрыву, Н/мм², не более | 760 | 1000 |
| Относительное удлинение, %, не менее | 10 | 20 |
| Твёрдость, HB | 200–250 | 140–150 |
Источник: ГОСТ 12766.1-90, табл. 3, 4, 6, прил. 4 и прил. 6.
Что из таблицы важно на практике:
- Температура. Фехраль выигрывает на толстой проволоке: 1350 °C при 3 мм и 1400 °C при
6 мм и толще. На тонкой разницы почти нет. Для марки в целом ГОСТ 10994-74 (табл. 1) даёт предельную рабочую температуру Х23Ю5Т 1350 °C; 1400 °C — это значение ГОСТ 12766.1-90 для проволоки от 6 мм.
- Сопротивление. У фехраля оно примерно на четверть выше, поэтому на ту же мощность
спираль из фехраля выходит короче.
- Вес. Фехраль легче нихрома примерно на 14 %: в килограмме больше метров проволоки.
- Пластичность. Удлинение у нихрома вдвое больше. ГОСТ 10994-74 отмечает, что фехраль
не выдерживает резких динамических нагрузок. Из практики: после работы при высокой температуре фехраль становится хрупким, и остывшую спираль сложно перегнуть или перемотать.
Рабочая температура по диаметру проволоки
ГОСТ 12766.1-90 (прил. 4, табл. 11) даёт ориентировочную максимальную температуру нагревателя на воздухе:
| Диаметр, мм | 0,2 | 0,4 | 1,0 | 3,0 | 6,0 и более |
|---|---|---|---|---|---|
| Х23Ю5Т, °C | 950 | 1075 | 1225 | 1350 | 1400 |
| Х27Ю5Т, °C | 950 | 1075 | 1200 | 1300 | 1350 |
| Х20Н80-Н, °C | 950 | 1000 | 1100 | 1150 | 1200 |
| Х15Н60-Н, °C | 900 | 950 | 1000 | 1075 | 1125 |
Значения ориентировочные: стандарт прямо указывает, что их уточняют расчётом под нужный срок службы нагревателя.
Сопротивление 1 метра проволоки
Расчёт по границам удельного сопротивления из табл. 3 ГОСТ 12766.1-90, Ом на 1 м:
| Диаметр, мм | Фехраль Х23Ю5Т | Нихром Х20Н80-Н |
|---|---|---|
| 0,5 | 6,82–7,38 | 5,25–5,76 |
| 1,0 | 1,71–1,85 | 1,35–1,48 |
| 1,5 | 0,76–0,82 | 0,60–0,66 |
| 2,0 | 0,43–0,46 | 0,34–0,37 |
| 3,0 | 0,19–0,21 | 0,15–0,16 |
Подробная таблица по нихрому — в статье «Удельное сопротивление нихрома».
Химический состав фехраля по ГОСТ 10994-74, %
| Элемент | Х23Ю5Т | Х27Ю5Т |
|---|---|---|
| Углерод, не более | 0,05 | 0,05 |
| Кремний, не более | 0,5 | 0,6 |
| Марганец, не более | 0,3 | 0,3 |
| Сера, не более | 0,015 | 0,015 |
| Фосфор, не более | 0,030 | 0,020 |
| Хром | 22,0–24,0 | 26,0–28,0 |
| Никель, не более | 0,6 | 0,6 |
| Титан | 0,2–0,5 | 0,15–0,40 |
| Алюминий | 5,0–5,8 | 5,0–5,8 |
| Железо | остальное | остальное |
Когда выбирать фехраль, а когда нихром
Фехраль Х23Ю5Т:
- муфельные, закалочные и лабораторные печи с рабочей температурой выше 1150 °C;
- промышленные печи, где важны длина спирали и вес нагревателя;
- атмосфера с серой и сернистыми соединениями, водород, вакуум — по ГОСТ 10994-74 фехраль
в них жаростоек.
Нихром Х20Н80-Н:
- ТЭН и нагреватели, которые часто включают и выключают;
- тонкая проволока и сложная навивка — нихром не становится хрупким после нагрева;
- приборы, где важна немагнитность;
- нагреватели, которые будут перематывать или ремонтировать.
Ограничения фехраля по ГОСТ 10994-74: при высокой температуре он склонен к провисанию, поэтому спирали нужна опора — керамическая трубка, полочка или крючки.
Как отличить фехраль от нихрома
Самый быстрый способ — магнит. Фехраль ферритный и магнитится, нихром Х20Н80-Н аустенитный и к магниту не притягивается (ГОСТ 12766.1-90, прил. 6). Второй признак — вес: при одном диаметре и длине нихром тяжелее примерно на 16 % (8,4 против 7,21 г/см³). Точно марку подтверждает только сертификат с химическим составом или спектральный анализ.
Аналоги фехраля за рубежом
| Стандарт | Обозначение |
|---|---|
| GB/T 1234 (Китай) | 0Cr23Al5 (≈ Х23Ю5Т), 0Cr25Al5 |
| Торговое название | Kanthal — так рынок часто называет фехраль в целом |
Соответствие марок справочное — по данным производителей проволоки, а не по тексту стандарта. Аналог не означает одинаковый состав.
При закупке в Китае сверяйте по сертификату фактический алюминий и хром, а не только название марки: от алюминия зависит стойкость защитной оксидной плёнки.
Частые вопросы
- Что лучше для нагревателя — нихром или фехраль?
- Для температуры выше 1150 °C — фехраль: по ГОСТ 12766.1-90 проволока Х23Ю5Т толщиной 6 мм работает до 1400 °C, нихром Х20Н80-Н — до 1200 °C. Для ТЭН, частых включений и тонкой проволоки — нихром: он пластичнее и дольше живёт.
- Что дешевле, нихром или фехраль?
- Фехраль, как правило, дешевле: его основа — железо, а в нихроме около 75 % никеля. К тому же фехраль легче, и в килограмме больше метров. Точная цена зависит от марки, диаметра и объёма.
- Какое удельное сопротивление у фехраля?
- У Х23Ю5Т — 1,34–1,45 мкОм·м по ГОСТ 12766.1-90, у Х27Ю5Т — 1,37–1,47 мкОм·м. Проволока 1 мм даёт 1,71–1,85 Ом на метр.
- Какая плотность у фехраля?
- 7,21 г/см³ у Х23Ю5Т и 7,19 г/см³ у Х27Ю5Т. У нихрома Х20Н80-Н — 8,4 г/см³.
- Магнитится ли фехраль?
- Да. Фехраль имеет ферритную структуру и ферромагнитен. Нихром — нет.
- Можно ли заменить нихром фехралем в том же нагревателе?
- Только с пересчётом: у фехраля выше сопротивление, поэтому при той же длине мощность упадёт. Нужно пересчитать длину спирали и предусмотреть опору — фехраль провисает при нагреве.
- Как купить нихром или фехраль?
- Пришлите марку, диаметр и объём — подготовим смету: нихромовая проволока, +7 (343) 300-90-92, zakaz@baihumetal.com. Цена — по запросу.
Источники
- ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки» — табл. 6, прил. (назначение сплавов).
- ГОСТ 12766.1-90 «Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением» — табл. 3, 4, 6, прил. 4 (табл. 11), прил. 6 (табл. 13).
- GB/T 1234 — обозначения китайских марок (соответствие аналогов справочное).
