Скачок развития электротехники в 20 веке повлиял на все отрасли производства. Возникла острая необходимость в разработке новых сплавов, которые бы отвечали современным требованиям. Одним из таких решений и стал хромель. Он позволил расширить возможности человека в сфере измерения и регулирования температур технологических операций.
Хромель — это металлическое соединение на основе никеля и хрома. Помимо этих базовых компонентов, он содержит небольшое количество (до 1%) примесей: кобальт, медь, кремний и марганец. Они не выполняют какой-либо функциональной роли в сплаве. Их наличие обусловлено исключительно несовершенством технологического процесса.
Химический состав и свойства хромеля регулируются государственным стандартом ГОСТ 1790-2016. Согласно ГОСТ хромелем может называться сплав с содержанием никеля 89-91%, а хрома 8,7-10%. Чем больше никеля, тем выше жаростойкость и коррозионностойкость сплава.
На сегодняшний момент встречаются 2 основные марки:
Цифра в обозначение показывает процентное содержание хрома в составе.
Производство хромеля ничем не отличается по сравнению с другими сплавами этой группы. Выплавляют при температуре 1400-1500 ºC, используя, всевозможные разновидности вакуумных и индукционных печей. В качестве исходного материала применяют шихту или брикеты чистых металлов: хрома и никеля.
После выплавки хромель поставляется на участок горячей обработки давлением. Там уже при температуре 1200-1300 ºC из него тянут проволоку диаметром от 0,1 до 5 мм. Это единственный вид металлопрофиля согласно ГОСТ 1790-2016, который изготавливается из хромеля.
Далее хромелевая проволока подвергается термической обработке: высокотемпературному отжигу при 700-800 ºC. Это необходимо для снятия внутренних напряжения, с одной стороны, а с другой для уменьшения вероятности образования ликвации - неоднородности сплава по химическому составу. Для улучшения внешнего вида проволоки, дополнительно проводят ее обработку серной кислотой.
Главными достоинствами хромеля является жаростойкость и способность образовывать термоэлектродвигающую силу, так называемую термоЭДС, при повышении температуры. Именно эти характеристики обуславливают применение его в производстве.
Технические характеристики сплава остаются неизменными при температуре окружающей среды до 1100 ºC. При нагревании место контакта хромеля с другими металлами выделяется значительное количество электрической энергии. Причем стоит отметить, что ее величина растет прямо пропорционально увеличению температуры.
Хромель практически не изменяет своих размеров при нагревании. Его коэффициент линейного расширения составляет 12,8•10-6 °C. Хромоникелевые сплавы не эффективны как проводник электрического тока. Причина этого - высокое значение удельного электросопротивления, которое колеблется в пределах 0,66-0,70 мкОм•м.
Хромель обладает плотностью в 8 710 кг/м3. Предел прочности его на разрыв равен 500-550 МПа и зависит от диаметра проволоки и чистоты ее поверхности. Хромель относится к группе пластичных сплавов. Его относительное удлинение на растяжение сопоставимо с аналогичными параметрами алюминиевых сплавов и составляет 20%.
Наличие никеля в составе делает хромель устойчивым к воздействию большинства видов химических соединений. Окисляться он начинает только при температуре 1200ºC. Единственная слабость сплава — это соединения на основе серы, в частности серная кислота. Под ее воздействием хромель быстро теряет форму и разрушается.
Все вышеперечисленные характеристики позволили найти хромелю широкое распространение в электротехнике. А именно:
Несмотря на свою 60-ю летнюю историю, хромель до сих пор остается востребованным материалом. Около 70% всех выпускаемых термопар содержат хромелевую проволоку в своем составе. Но растущие цены на никель пошатнули безоговорочное лидерство хромеля. Сейчас более дешевый константан все больше завоевывает популярность и еще не известно кто окажется впереди через несколько лет.
Оцените статью:
