Kategorien: Heizmaterialien , Widerstandsmaterial

Nickel-Chrom-Legierungen (NiCr) verfügen über eine hohe mechanische Festigkeit, die auch bei erhöhten Temperaturen erhalten bleibt, und eignen sich daher ideal als hitzebeständige Werkstoffe in verschiedenen industriellen Prozessen. Die NiCr-Legierungsprodukte von Kanthal der Marke Nikrothal® werden auch häufig als Widerstandsheizelemente in Anwendungen wie Elektrogrills, Wäschetrocknern und Haartrocknern eingesetzt.

Inhalt:
Arten von Nikrothal®-Legierungen
Vorteile von Nikrothal®-Legierungen
Physikalische und mechanische Eigenschaften
Zusammenfassung
Produktvarianten

Arten von Nikrothal®-Legierungen

Nikrothal® 80: bis 1,200 °C (2,190 °F)

Es handelt sich um eine hochwertige Legierung, die für ihren hohen Nickelgehalt bekannt ist, der für hervorragende Verarbeitbarkeit und Hochtemperaturfestigkeit sorgt.

Nikrothal® 80 wird häufig für anspruchsvolle Anwendungen in der Elektrogeräteindustrie eingesetzt, insbesondere in Anwendungen für Rohrheizkörper.

Nikrothal® 60: Bis zu 1,150 °C (2,100 °F)

Es eignet sich für zahlreiche Anwendungen im Haushalts- und Ofenbereich und bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit, hervorragende Oxidationseigenschaften und eine überragende Formstabilität, sodass es sich zuverlässig für den Einsatz bei hohen Temperaturen eignet.

Allerdings kann die Korrosionsbeständigkeit in schwefelhaltigen Atmosphären verringert sein.

Zu den typischen Anwendungen für Nikrothal® 60 gehört der Einsatz als hängende Spulen, wo es am häufigsten verwendet wird, und seltener in Rohrheizelementen.

Nikrothal® 40: Bis zu 1,100 °C (2,010 °F)

Der Hauptvorteil dieser Legierung sind die geringeren Kosten aufgrund des reduzierten Nickelgehalts.

Sie eignet sich für den Einsatz in verschiedenen Haushaltsgeräten und allgemeinen Heizgeräten, bei denen moderate Temperaturen erforderlich sind.

Nikrothal® 70: Bis zu 1,250 °C (2,280 °F)

Zu den typischen Anwendungen für Nikrothal® 70 gehört der Einsatz als elektrisches Heizelement in Industrieöfen.

Diese Legierung eignet sich besonders gut für den Einsatz in reduzierenden Atmosphären, da sie gegen „Grünfäule“ beständig ist, eine Art von Korrosion, die einige Legierungen in solchen Umgebungen befällt.

 

Vorteile von Nikrothal®-Legierungen

Höhere Warm- und Kriechfestigkeit

Nikrothal®-Legierungen weisen im Vergleich zu Kanthal®-Legierungen eine höhere Warm- und Kriechfestigkeit auf. Obwohl Kanthal® APM und Kanthal® AF eine gute Formstabilität aufweisen und anderen Kanthal®-Sorten überlegen sind, erreichen sie nicht die Warm- und Kriechfestigkeit von Nikrothal®-Legierungen.

Bessere Duktilität nach Gebrauch

Nikrothal®-Legierungen behalten auch nach längerem Gebrauch ihre Duktilität und gewährleisten so dauerhafte Flexibilität und Langlebigkeit.

Höherer Emissionsgrad

Vollständig oxidierte Nikrothal®-Legierungen haben eine höhere Emissivität als Kanthal®-Legierungen. Dies bedeutet, dass Nikrothal®-Legierungen bei gleicher Oberflächenbelastung bei einer etwas niedrigeren Elementtemperatur arbeiten, was die Effizienz in bestimmten Anwendungen verbessert.

Nichtmagnetische Eigenschaften

Nikrothal®-Legierungen sind im Allgemeinen nicht magnetisch und eignen sich daher vorteilhaft für Niedertemperaturanwendungen, bei denen nicht magnetische Materialien erforderlich sind. Ausnahme hiervon ist Nikrothal® 60, das bei niedrigen Temperaturen magnetisch ist. Im Gegensatz dazu werden Kanthal®-Legierungen erst dann nichtmagnetisch, wenn sie über 600 °C (1.100 °F) erhitzt werden.

Bessere Nass-Korrosionsbeständigkeit

Nikrothal®-Legierungen bieten bei Raumtemperatur im Allgemeinen eine bessere Korrosionsbeständigkeit als nicht oxidierte Kanthal®-Legierungen, außer in schwefelhaltigen Umgebungen oder bestimmten kontrollierten Atmosphären.

 

Physikalische und mechanische Eigenschaften

    Nikrothal® 80 Nikrothal® Te Nikrothal® 70 Nikrothal® 60 Nikrothal® 40

Max. kontinuierliche Betriebstemperatur
(Elementtemperatur an der Luft)

°C
(°F)

1,200
(2,190)

1,200
(2,190)

1,250
(2,280)

1,150
(2,100)

1,100
(2,010)
Nenn-Zusammensetzung (siehe Hinweis), %

Cr
Al
Fe
Ni

 20
–
–
80		 22
–
9
Ausgleichsmenge		 30
–
–
70		 16
–
Ausgleichsmenge
60		 20
–
Ausgleichsmenge
35
Dichte ρ

g/cm3
Ib/in3

 8.30
(0.300)		 8.10
(0.293)		 8.10
(0.293)		 8.20
(0.296)		 7.90
(0.285)
Spezifischer Widerstand bei 20 °C
bei 68°F		 Ω mm2/m
Ω/cmf
 1.09
(655)		 1.19
(716)		 1.18
(709)		 1.11
(668)		 1.04
(626)
Temperaturfaktor des spezifischen Widerstands, Ct
250°C (480°F)
500°C (930°F)
800 °C (1,470 °F)
1,000 °C (1,830 °F)
1,200 °C (2,190 °F)		  
1.02
1.05
1.04
1.05
1.07
1.04
1.06
1.06
1.07
1.07
1.02
1.05
1.04
1.05
1.06
1.04
1.08
1.10
1.11
–
1.08
1.15
1.21
1.23
–
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient α, × 10-6/K
20 – 100 °C (68 – 210 °F)
20 – 250 °C (68 – 480 °F)
20–500 °C (68–930 °F)
20–750 °C (68–1,380 °F)
20–1,000 °C (68–1,840 °F)		  
–
15
16
17
18
–
14
15
16
17
–
14
15
16
17
–
16
17
18
18
–
16
17
18
19
Wärmeleitfähigkeit λ bei 50°C
bei 122°F		 W/m K
(Btu in/ft2 h °F)		 15
(104)		 14
(97)		 14
(97)		 14
(97)		 13
(90)
Spezifische Wärmekapazität bei 20°C
bei 68°F		 kJ/kg K
(Btu/Pfund °F)		 0,46
(0.110)		 0,46
(0.110)		 0,46
(0.110)		 0,46
(0.110)		 0,50
(0.119)
Schmelzpunkt (ca.) °C
(°F)		 1,400
(2,550)		 1,380
(2,515)		 1,380
(2,515)		 1,390
(2,535)		 1,390
(2,535)

Mechanische Eigenschaften* (ca.)

            
Zugfestigkeit N/mm2
(psi)		 810
(117,500)		 800
(116,000)		 820
(118,900)		 730
(105,900)		 675
(97,900)
Streckgrenze N/mm2
(psi)		 420
(60,900)		 390
(56,600)		 430
(62,400)		 370
(53,700)		 340
(49,300)
Härte Hv 180 190 185 180 180
Bruchdehnung % 30 30 30 35 35
Zugfestigkeit bei 900 °C N/mm2
(psi)		 100
(14,500)		 –
–		 120
(17,400)		 100
(14,500)		 120
(17,400)

Kriechfestigkeit***
bei 800 °C
bei 1,470 °F
bei 1,000 °C
bei 1,830 °F
Bei 1,100°C
bei 2,010 °F
bei 1,200 °C
bei 2,190 °F

 N/mm2
(psi)
N/mm2
(psi)
N/mm2
(psi)
N/mm2
(psi)		 15
(2,160)
4
(560)
–
–
–
–		 15
(2,160)
4
(560)
–
–
–
–		 –
–
–
–
–
–
–
–		 15
(2,160)
4
(560)
–
–
–
–		 20
(2,900)
4
(560)
–
–
–
–
Magnetische Eigenschaften   2) 2) 2) 3) 2)
Emissionsgrad, vollständig oxidierter Zustand 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88

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 einen Durchmesser 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 1.000 Stunden
1) Magnetisch (Curiepunkt ca. 600 °C (1,100 °F)) 2) Nicht magnetisch 3) Leicht magnetisch

 

Zusammenfassung

Nikrothal®-Legierungen sind für hohe Temperaturen ausgelegt: Für Kriechfestigkeit und Duktilität.

Maximale Betriebstemperatur pro Legierung

Spezifischer Widerstand im Vergleich zur Temperatur

Produktvarianten

Kanthal®- und Nikrothal®-Legierungen sind in speziellen Ausführungen wie Drähten, Streifen (0.10–3.5 mm dick, 4–195 mm breit), Stäben und gerichtetem Draht erhältlich. Diese vielseitigen Formen gewährleisten Anpassungsfähigkeit an hohe Temperatur- und Widerstandsanforderungen.

  Stange Draht Band

Gradheit

Draht
Nikrothal® 80   • • •
Nikrothal® 70   • • •
Nikrothal® 60   • • •
Nikrothal® 40 • • • •