Kategorien: Heating materials , Resistance materials

Nickel-Chrom-Legierungen (NiCr), auch Nichrom genannt, weisen eine hohe mechanische Festigkeit auf, die auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt. Dadurch eignen sie sich als hitzebeständiges Material für industrielle Prozesse. Die NiCr-Legierungsprodukte von Kanthal, Nikrothal®, werden auch als Heizwiderstandselemente in Elektrogrills, Wäschetrocknern und Haartrocknern verwendet.

Inhalt:
Vorteile von Nikrothal®
Physikalische und mechanische Eigenschaften
Kanthal® Heizwiderstandslegierungen – Zusammenfassung

NICKEL-EISENLEGIERUNGEN (NiFe)
Bis zu 600°C (1110°F): Nifethal® 70 und Nifethal® 52 sind Legierungen mit niedrigem spezifischen Widerstand und hohem Temperaturwiderstandskoeffizienten. Dank dem positiven Temperaturkoeffizienten können Heizelemente die Leistung zu reduzieren, wenn die Temperatur steigt. Typische Anwendungen sind Rohrelemente für niedrige Temperaturen mit selbstregulierenden Eigenschaften.

AUSTENITISCHE LEGIERUNGEN (NiCr, NiCrFe)
Bis zu 1200°C (2190°F): Nikrothal® 80 ist die austenitische Legierung mit dem höchsten Nickelgehalt. Aufgrund seiner guten Verarbeitbarkeit und Hochtemperaturfestigkeit wird Nikrothal® 80 häufig für anspruchsvolle Anwendungen in der Elektrogeräteindustrie eingesetzt.

Bis zu 1200°C (2190°F): Nikrothal® TE wurde für den Einsatz in Rohrdrahtelementen entwickelt, die bei glühenden Temperaturen betrieben werden. Geeignete elektrische Eigenschaften und ein relativ niedriger Nickelgehalt machen Nikrothal® TE zu einer attraktiven Alternative zu Legierungen mit höherem Nickelgehalt, wie z. B. Nikrothal® 80.

Bis zu 1250°C (2280°F): Nikrothal® 70 wird normalerweise in Ofenanwendungen eingesetzt.

Bis zu 1150°C (2100°F): Nikrothal® 60 verfügt über eine gute Korrosionsbeständigkeit, gute Oxidationseigenschaften und eine sehr gute Formstabilität. Die Korrosionsbeständigkeit ist mit Ausnahme von schwefelhaltigen Atmosphären gut. Typische Anwendungen für Nikrothal® 60 sind röhrenförmige Heizelelemente und hängende Heizschlangen.

Bis zu 1100 °C (2010°F): Nikrothal® 40 wird als Material für elektrische Heizelemente in Haushaltsgeräten und anderen elektrischen Heizgeräten verwendet.

Bis zu 1050°C (1920°F): Nikrothal® 20 wird auf Anfrage serienmäßig produziert.

VORTEILE VON NIKROTHAL®

Höhere Warm- und Kriechfestigkeit

Nikrothal®-Legierungen haben eine höhere Warm- und Kriechfestigkeit als Kanthal®-Legierungen. Kanthal® APM, Kanthal® AF und Kanthal® AE sind in dieser Hinsicht besser als die anderen Kanthal®-Sorten und besitzen eine sehr gute Formstabilität; diese ist allerdings nicht so gut wie die von Nikrothal®.

Bessere Duktilität nach Gebrauch

Nikrothal®-Legierungen bleiben auch nach längerem Gebrauch duktil.

Höherer Emissionsgrad

Vollständig oxidierte Nikrothal®-Legierungen haben einen höheren Emissionsgrad als Kanthal®-Legierungen. Dadurch ist bei gleicher Flächenlast die Elementtemperatur von Nikrothal® etwas niedriger.

Nicht-magnetisch

Bei bestimmten Niedertemperaturanwendungen wird ein nichtmagnetisches Material bevorzugt. Nikrothal®-Legierungen sind nicht magnetisch (außer Nikrothal® 60 bei niedrigen Temperaturen). Kanthal®-Legierungen sind über 600 °C (1100 °F) nicht magnetisch.

Bessere Nass-Korrosionsbeständigkeit

Nikrothal®-Legierungen weisen bei Raumtemperatur im Allgemeinen eine bessere Korrosionsbeständigkeit als nicht-oxidierte Kanthal®-Legierungen auf. (Ausnahmen: schwefelhaltige Atmosphären und bestimmte kontrollierte Atmosphären).

Physikalische und mechanische Eigenschaften

Nikrothal® 80 Nikrothal® TE Nikrothal® 70 Nikrothal® 60 Nikrothal® 40 Nikrothal® 20
Max. kontinuierliche Betriebstemperatur °C 1200 1200 1250 1150 1100 1050
(Elementtemperatur an der Luft) °F 2190 2190 2280 2100 2010 1920
Nenn-Zusammensetzung (siehe Hinweis), % Cr 20 22 30 16 20 24
Al
Fe 9 Ausgleichsmenge Ausgleichsmenge Ausgleichsmenge
Ni 80 Ausgleichsmenge 70 60 35 20
Dichte ρ g/cm3 8,30 8,10 8,10 8,20 7,90 7,80
Ib/in3 0,300 0,293 0,293 0,296 0,285 0,281
Spezifischer Widerstand bei 20 °C (68 °F) Ω mm2/m 1,09 1,19 1,18 1,11 1,04 0,95
bei 68°F Ω/cmf 655 716 709 668 626 572
Temperaturfaktor des spezifischen Widerstands, Ct
250°C (480°F) 1,02 1,04 1,02 1,04 1,08 1,12
500°C (930°F) 1,05 1,06 1,05 1,08 1,15 1,21
800 °C 1,04 1,06 1,04 1,10 1,21 1,28
1000 °C 1,05 1,07 1,05 1,11 1,23 1,32
1200 °C 1,07 1,07 1,06
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient α, × 10-6/K
20 – 100°C (68 – 210°F)
20 – 250°C (68 – 480°F) 15 14 14 16 16 16
20 – 500°C (68 – 930°F) 16 15 15 17 17 17
20 – 750°C (68 – 1380°F) 17 16 16 18 18 18
20 – 1000°C (68 – 1840°F) 18 17 17 18 19 19
Wärmeleitfähigkeit λ bei 50°C W/m K 15 14 14 14 13 13
bei 122°F Btu in/ft2 h °F 104 97 97 97 90 90
Spezifische Wärmekapazität bei 20°C kJ/kg K 0,46 0,46 0,46 0,46 0,50 0,50
bei 68°F Btu/lb °F 0,110 0,110 0,110 0,110 0,119 0,119
Schmelzpunkt (ca.) °C 1400 1380 1380 1390 1390 1380
°F 2550 2515 2515 2535 2535 2515
Mechanische Eigenschaften* (ca.)
Zugfestigkeit N/mm2 810 800 820 730 675 675
psi 117500 116000 118900 105900 97900 97500
Streckgrenze N/mm2 420 390 430 370 340 335
psi 60900 56600 62400 53700 49300 48600
Härte Hv 180 190 185 180 180 160
Bruchdehnung % 30 30 30 35 35 30
Zugfestigkeit bei 900°C N/mm2 100 120 100 120 120
bei 1650°F psi 14500 17400 14500 17400 17400
Zeitstandsfestigkeit***
bei 800°C N/mm2 15 15 15 20 20
bei 1470°F psi 2160 2160 2160 2900 2900
bei 1000°C N/mm2 4 4 4 4 4
bei 1830°F psi 560 560 560 560 560
bei 1100°C N/mm2
bei 2010°F psi
bei 1200°C N/mm2
bei 2190°F psi
Magnetische Eigenschaften 2) 2) 2) 3) 2) 2)
Emissionsgrad, vollständig oxidierter Zustand 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88

1) Magnetisch (Curiepunkt ca. 600°C (1100°F))
2) Nicht-magnetisch
3) Leicht magnetisch
4) Magnetisch bis zu 610°C (1300°F) (Curiepunkt)
5) Magnetisch bis zu 530°C (990°F) (Curiepunkt)
6) ± 10%

Hinweis: Bei der aufgeführten Zusammensetzung handelt es sich um die Nenn-Zusammensetzung. Die tatsächliche Zusammensetzung kann variieren, um die Anforderungen an standardmäßigen elektrischen Widerstand oder Abmessungstoleranzen zu erfüllen.

* Die angegebenen Werte gelten für die Größen von ca. 1,0 mm

** 4,0 mm Dünnere Maße besitzen höhere Festigkeits- und Härtewerte, während die entsprechenden Werte für dickere Maße niedriger sind

*** Berechnet aus der beobachteten Dehnung in einem Kanthal-Standardofentest. 1 % Dehnung nach 1000 Stunden

**** Bei der aufgeführten Zusammensetzung handelt es sich um die Nenn-Zusammensetzung. Die tatsächliche Zusammensetzung kann variieren, um die Anforderungen an standardmäßigen elektrischen Widerstand oder Abmessungstoleranzen zu erfüllen.

Kanthal® Heizwiderstandslegierungen – Zusammenfassung

Spezifischer Widerstand im Vergleich zur Temperatur

Maximum operating_app9.jpg

Maximale Betriebstemperatur pro Legierung

Resistivity vs temperature_app9.jpg