Сравнение сплавов: Нихром основа никель (Ni) и фехраль основа железо (Fe)

Фехраль и нихром: сопоставление сплавов

Сплавы фехраль и нихром достаточно похожи, но по мнению многих мастеров, предпочтению следует отдать нихрому. Фехраль и нихром относятся к группе прецизионных сплавов, то есть обладают точно определенными показателями. Хоть и один, и другой из вышеуказанных сплавов имеет значительную ценность для промышленности в силу свойственных ему качеств, имеются отличия, влияющие на «выполнение» поставленных перед ними задач.

Так, к примеру, фехраль считается хрупче, чем нихром, поскольку в его составе отсутствует никель (Ni), который имеет свойство повышать прочность и живучесть сплава в часах.

Магнитные сплавы

Эти сплавы находят широкое применение в электротехнике. Из них изготовляют постоянные магниты, сердечники трансформаторов, электроизмерительные приборы, электромагниты. Людям давно известно, что железо обладает магнитными свойствами и в результате этого оно находит множество применений.

Много позже было обнаружено, что такое же свойство присуще никелю и некоторым другим металлам. Изделия, изготовленные из магнитного сплава железа с никелем, также обладают способностью сохранять собственное магнитное поле, когда внешнее уже отсутствует. Причем это личное поле снова способно воздействовать на другие магнитные тела.

Фехраль – сплав железа, хрома и алюминия

Фехраль – прецизионный сплав на основе железа (Fe). В его составе также присутствует хром (Cr) и алюминий (Al). Кроме того, в незначительной процентной доле присутствуют и некоторые другие элементы.

Данный сплав может иметь несколько видоизмененных составов и, соответственно, марок. Самыми распространенными являются фехраль Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, а также Х15Ю5.

Как было сказано ранее, самым весомым компонентом является железо (Fe). Оно составляет около 70 % в Х23Ю5Т и 66 % в Х27Ю5Т.

Цена фехраля ниже, чем нихрома, именно за счет высокого содержания железа. Элемент (Fe) ухудшает некоторые характеристики сплава.

Следующим компонентом является хром (Cr). Его содержание 23-25 % и 27-28 % соответственно.

Алюминий (Al) в Х23Ю5Т и Х27Ю5Т содержится практически в равных количествах – от 5 % до 6 %.

Марка фехраля Х15Ю5 отличается повышенным содержанием железа (Fe), близко 80 % и уменьшеным содержанием хрома (Cr) – от 13 % до 15 %.

Благодаря этому сплав обретает прочность, но не настолько большую, как у нихрома. Процентная доля алюминия сильно не отличается от других марок, он составляет не более 6%, не менее 4 %.

Во всех марках фехраля также содержится никель (Ni), титан (Ti), кремний (Si), марганец (Mn) и углерод (C). Их доля составляет до 1 %. А также в совсем малых количествах содержится кальций (Ca), церий (Ce), фосфор (P) и сера (S).

Никель, кобальт и их сплавы

Кобальт и никель являются элементами подгруппы железа. Все три элемента имеют схожие свойства, но есть и существенные различия. Оба металла обладают большей плотностью, чем железо, и значительно тверже и прочнее его. Они менее активны в химическом плане, отличаются коррозийной устойчивостью. Кроме этого, металлы ценят за большую стойкость по отношению к газовой коррозии.

Недостатками кобальта и никеля является их высокая токсичность и значительная стоимость относительно железа. Свое применение они находят для антикоррозийного наружного покрытия изделий из углеродистых сталей и железа путем электрохимических реакций. А также они применяются для изготовления узлов и деталей, требующих усиленной прочности и твердости. Следует отметить особое значение сплавов железа, никеля и кобальта, которые носят названия коинвар, инвар, супермаллой, пермаллой и маллой. Основное их достоинство заключается в высоких магнитных свойствах. Эти сплавы используют для производства магнитопроводов различных электромагнитных устройств.

Плюсы и минусы фехраля

Представленный сплав, основными компонентами которого являются железо, хром и алюминий, имеет свои достоинства и недостатки.

Достоинства:

• низкая электропроводимость;
• дешевле, чем нихром;
• имеет высокую рабочую температуру (до 1400 °С);
• хорошая жаростойкость.

Недостатки:

• слишком хрупкий и недолговечный;
• сильно магнититься (вызвано большим содержанием железа);
• подвержен окислению;
• навивка возможно только в нагретом состоянии.

Нихром – сила никеля

Нихром также входит в группу прецизионных сплавов. В основном состоит из никеля (Ni), а также из хрома (Cr).

Примерная процентная доля каждого элемента в данном сплаве: никеля (Ni) 55-80 %, хрома (Cr) 15-23 %, марганца (Мn) не более 2 %. Также совсем малую процентную часть занимают кремний (Si), титан (Ti), алюминий (Al) и углерод (C), еще меньшее количество содержится фосфора (P) и серы (S).

Нихром тоже имеет несколько марок, в зависимости от изменений состава. Так, широко используются такие нихромовые марки как Х20Н80 или Х15Н60.

Под «Х» подразумевается хром, цифры сразу после этой буквы – процентная доля хрома, соответственно. Так точно «Н» – это процентное содержание никеля. А также есть марки с добавками циркония (Zr) – нихром Х20Н60-Н и Х15Н60-Н.

Кстати, в названии марки зачастую может скрываться способ создания сплава. К примеру, в названиях Нихром Х20Н80-ВИ и нихром Х15Н60-ВИ подразумевается, что ВИ – это вакуумно-индукционное изготовление сплава.

Сплав ковар

Смесь состоит из металлов, обладающих отличными механическими свойствами. Их легко обрабатывать, они без труда подвергаются прокатке, протяжке, ковке и штамповке. А сплав кобальта, никеля и железа иначе называется ковар. Удачно подобранное сочетание химических элементов обеспечивает материалу отличные характеристики. Данный сплав имеет хорошую теплопроводность, высокий коэффициент удельного электрического сопротивления и близкие к нулю показатели линейного расширения в большом интервале температур. Единственным недостатком является низкая коррозийная стойкость в сырой среде, поэтому часто используют защитные покрытия из серебра. Ковар широко применяется в промышленности для производства:

• труб, лент и проволоки;
• конденсаторов;
• корпусов оборудования в приборостроении;
• деталей в радиоэлектронике;
• корпусов в электровакуумной отрасли.

Содержание в сплаве дорогого кобальта и никеля увеличивает стоимость материала, но хорошие характеристики и продолжительная эксплуатация покрывают первоначальные вложения.

Фехраль и нихром: физические свойства

Представленные сплавы имеют специфические физические качества. Плотность фехраля составляет 7,2 г/см3, нихрома — 8,4 г/см3.

Удельное сопротивление равно 1,2-1,3 мкОм·м и 1,0-1,1 мкОм·м соответственно.

Фехраль ферромагнитен, а нихром немагнитен.

Удельная теплоемкость фехраля 0,48 °С, а нихрома 0,44 — 0,46 °С. Твердость составляет 200-250 единиц и 140-150 единиц соответственно.

Предельная температура плавления фехраля – 1500 °С, нихрома – 1400 °С.

2. Электрохимические исследования коррозии алюминия с покрытием никель-фосфор и никель-фосфор/хром.

2.1 Потенциодинамические условия.

Потенциодинамические коррозионные кривые для Al-подложки с покрытием Ni-P и Ni-P/Cr показаны на рисунке 1.

Условия испытаний:

• Скорость развертки потенциала 0,1 мВ/с;
• Напряжение от -0,4 В до +0,6 В;
• Электрод сравнения: хлорид-серебряный;
• Электролит: H2SO4 с добавкой 0,1 ppm HF;
• pH = 3;
• Температура 80° C;
• Деаэрация электролита гелием (использование кислородосодержащих сред модифицирует катодные наклоны, а на анодные влияют главным образом как состав поверхностного покрытия, так и его морфология).

Рисунок 1 — Потенциодинамические поляризационные кривые для алюминия с покрытием Ni–P 20 мкм, Ni–P 30 мкм, Ni–P 40 мкм и Ni–P 20 мкм + Cr 10 мкм. Полученные параметры электрохимической коррозии приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Параметры электрохимической коррозии алюминия с покрытиями никель-фосфор и хром.

Значения потенциала коррозии Eкорр и плотности тока коррозии iкорр были определены по пересечению линейных участков анодной и катодной кривых Тафеля. Очевидно, что покрытие алюминия сплавом никель-фосфор в любом случае повышает сопротивление изделия к коррозии: потенциалы коррозии Екорр смещаются в сторону более положительных значений, iкорр уменьшается, а Rp увеличивается. При этом защитная способность покрытия в зависимости от толщины имеет точку экстремума (максимум). Это связано с двумя обстоятельствами:

• При слишком низкой толщине
  покрытие пористо. Общепринято, что чем меньше толщина покрытия, тем больше пористость. Пористость также растет вместе с увеличением шероховатости основы. Граничным значением для химникелевого покрытия на гадких поверхностях является толщина 12-15 мкм, хотя и здесь могут быть единичные поры в районе кромок и мест точечных дефектов основы.
• При слишком высокой толщине
  покрытия увеличения количество микротрещин, многие из которых могут доходить до основы. Чем больше толщина — тем больше внутренние напряжения в покрытии и тем больше вероятность появления трещин. Кроме этого, большую роль начинает играть разница в коэффициенте теплового расширения (КТР) алюминия и никель-фосфорного сплава, что также способствует растрескиванию толстого покрытия. Аналогичное поведение наблюдается и в двухслойных покрытиях.

Основная задача в защите алюминия от коррозии никель-фосфорным покрытием состоит в том, чтобы добиться условий, когда токи в пассивной области потенциалов от -0.2 до +0.6 В были бы ниже 1 мкА /см2 (по условиям DOE) (рисунок 2).

Рисунок 2 — Коррозионные кривые, поясняющие необходимость создания условий со значениями тока коррозии на алюминии ниже 1 мкА /см2 в области потенциалов от -0,2 до +0,6 В.

В случае дополнительной защиты химникеля хромом 10 мкм коррозионная стойкость алюминия немного улучшается, но не настолько, насколько можно было бы ожидать. Проблема здесь также связывается с растрескиванием хрома даже на относительно небольшой его толщине. Что касается значений углов Тафеля, то в целом более высокое значение βa по сравнению с βc наблюдалось для пассивированного материала, тогда как корродированный имел большее значение βc.

2.2 Потенциостатические условия.

Результаты испытаний потенциостатической поляризации в моделированных катодных условиях для общего времени поляризации 5 ч показаны на рисунке 3. Условия испытаний:

• Напряжение +0,6 В;
• Электрод сравнения: хлорид-серебряный;
• Электролит: H2SO4 + 0,1 ppm HF;
• pH = 3;
• Температура 80° C;
• Аэрация (барботаж воздуха).

Рисунок 3 — Потенциостатические кривые для чистого алюминия AA7075-T и с покрытием, в моделируемых катодных условиях: а — общие кривые, b — начальный период кривых в увеличении.

Наилучшие характеристики были получены для образца Ni–P 20 мкм + Cr 10 мкм. Максимум плотности тока i достигался на 180с и имел значение 2*10–4 А/см2. Впоследствии i постепенно уменьшался до минимума 1,14*10–4 А/см2 на 6300с. Когда время испытания дополнительно увеличивается, i также увеличивается, но значения всегда ниже, чем для других образцов. Образец Ni–P 20 мкм имел аналогичное качественное поведение с максимумом i на 3100с в 2,23*10–4 A/см2, но всегда со значениями i, немного превышающими значения, полученные для образца Ni–P 20 мкм + Cr 10 мкм. После 5 ч потенциостатической поляризации при +0,6 В значения i образцов Ni–P 20 мкм, Ni–P 30 мкм и Ni–P 40 мкм сходились примерно при 2,75*10–4 А/см2. Образец Ni–P 20 мкм + Cr 10 мкм достигал максимума 2,35*10–4 А/см2. Во всех случаях покрытие сильно повреждалось после 5 ч поляризации, как показано на микроизбражениях в п.2.4.

2.3 Импедансная спектроскопия.

Влияние времени поляризации на характеристики покрытия было изучено с помощью импедансной спектроскопии EIS в смоделированных катодных условиях.

Условия испытаний:

• Напряжение +0,6 В;
• Электрод сравнения: хлорид-серебряный;
• Электролит: H2SO4 + 0,1 ppm HF;
• pH = 3;
• Температура 80° C.

Исследовались наиболее стойкие в моделируемом анодным режиме образцы, т.е Ni-P 20мкм и Ni-P 20 мкм + Cr 10 мкм. Эволюция диаграмм Найквиста для этих образцов как функция времени поляризации показана на рисунке 4.

Общей особенностью диаграмм Найквиста является наличие двух емкостных дуг в диапазоне высоких и низких частот, связанных с двумя постоянными времени. Дело в том, что системе покрытие/алюминий/электролит присутствуют две принципиальных границы, различающиеся по своей площади:

• Граница электролит/покрытие с большой площадью поверхности;
• Граница электролит/подложка, расположенная в областях пор, междоузлий и микротрещин покрытия, с меньшей площадью.

Высокая частотная постоянная связана с откликом на коррозию покрытия, в то время как низкая частота соответствует физико-химическим явлениям, которые одновременно происходят на границе электролит/подложка. Гальванические эффекты, возникающие непосредственно между покрытием и подложкой, влияют на последнее.

Рисунок 4 — Диаграммы Найквиста для покрытий на алюминии: а) Ni-P 20 мкм и b) Ni-P/Cr 20 + 10 мкм, после потенциостатической поляризации в течение различных времен обработки при +0,6 В. Точки, экспериментальные данные. Линии подгонки сплошные и соответствуют модели подгонки на рисунке 7.

Экспериментальные данные импеданса были обработаны с использованием соотношений Крамерса-Кронига. Результаты, полученные для образца Ni–P 20 мкм, показаны на рисунке 5. Как можно видеть, эти остатки в основном ниже 0,5% вплоть до частот немного выше 1 Гц. Однако, хотя с этой точки спектр показывает некоторый относительный шум, он не показывает значительного смещения между действительной и мнимой составляющими значений импеданса. Качественно аналогичными были результаты, полученные для второго образца. Эти результаты, таким образом, демонстрируют достоверность экспериментальных данных, и для лучшей идентификации каждого отдельного поляризационного процесса распределение времен релаксации (DRT) экспериментальных данных импеданса было рассчитано с помощью DRTtools.

Рисунок 5 — Результаты обработки Крамерса-Кронига экспериментальных данных импеданса по рисунку 4а для покрытия Ni–P 20мкм.

В целом в спектрах EIS можно выделить физико-химические процессы с разными постоянными времени. Однако прояснение отдельных процессов остается неоднозначным, поскольку они имеют тенденцию перекрываться в частотной области. Подход DRT позволяет получить более высокое разрешение в частотной области из данных EIS.

В простейшем случае процесс поляризации в электрической системе можно описать эквивалентной схемой, образованной параллельным соединением омического сопротивления R и емкости C. Эта RC-цепь характеризуется постоянной времени τ = RC. Более сложные механизмы поляризации представлены распределением постоянных времени. Для математического описания этой ситуации вводится функция распределения времен релаксации γ (τ). Каждый процесс определяется распределением постоянных времени с предпочтительной частотой и характерной формой. Площадь, ограниченная пиком, соответствует его поляризационному сопротивлению. Информация, полученная с помощью этого анализа, может быть использована для предложения более последовательных моделей эквивалентных схем электрохимических систем.

Результаты DRT-анализа импедансных спектров из рисунка 4 показаны на рисунке 6.

Рисунок 6 — Графики DRT, соответствующие спектрам импеданса из рисунка 4: а) покрытие Ni–P 20 мкм, b) покрытие Ni–P/Cr 20 + 10 мкм.

Для образца Ni–P 20 мкм наблюдаются два четко дифференцированных пика, связанных с двумя различными характерными значениями времени каждого отдельного процесса. Площадь, соответствующая пикам низкого диапазона τ или высокой частоты f, (f = 1 / 2πτ), является функцией времени поляризации. Пик заметно увеличивается в течение первых 5 мин. Впоследствии он постепенно уменьшается при дальнейшем увеличении времени обработки. Однако в образце Ni–P/Cr область, соответствующая пикам в низком диапазоне τ, имеет максимум в начале, постепенно уменьшаясь со временем поляризации. Таким образом, анализ DRT отражает наличие двух постоянных времени, которые связаны с двумя емкостными дугами, которые можно увидеть на диаграмме Найквиста на рисунке 4.

Развитие областей на DRT-диаграммах подтверждает результаты, полученные в потенциостатических поляризационных испытаниях, показанных на рисунке 1, поскольку покрытие Ni–P 20 мкм показывает снижение плотности коррозии в первые минуты обработки, вероятно, из-за закупорки поверхности из-за образования пассивной пленки никеля до того, как межузловые зоны станут затронуты.

С другой стороны, покрытие Ni–P/Cr демонстрирует спонтанную пассивацию с начала обработки из-за присутствия Cr, создавая большую площадь на кривых DRT, связанную с высоким поляризационным сопротивлением покрытия. Эта область показывает прогрессивное уменьшение при увеличении времени обработки, но со значениями выше, чем у сплава Ni–P 20 мкм, за исключением тех, которые соответствуют наибольшему времени обработки, когда покрытие серьезно повреждено.

Физическая модель и связанная с ней электронная схема были предложены для покрытий Ni–P и Ni–P/Cr с учетом диаграмм Найквиста, DRT-анализа спектров импеданса и СЭМ-изображений поверхности (п.2.4) покрытия после поляризационных тестов. Результат показан на рисунке 7. Схема включает сопротивление электролита R1 и две пары R/C элементов, связанных с емкостными дугами высокой и низкой частоты на диаграммах Найквиста. Высокочастотные емкостные компоненты R2*CPE2 связаны со свойствами покрытия, а низкочастотные R3*CPE3 соответствуют процессу переноса заряда на границе раздела подложка/покрытие. Вместо чисто емкостных элементов используются элементы с постоянной фазой CPE2 и CPE3, чтобы представить неидеальное емкостное поведение, связанное с шероховатостью покрытия. Коррозионная стойкость покрытия связана с его поляризационным сопротивлением Rp, рассчитываемым как сумма сопротивлений R2 и R3.

Рисунок 7 — а) Схематическое изображение системы подложка/покрытие/электролит и б) Эквивалентная схема, используемая для корректировки данных EIS на рисунке 4. В таблице 2 показаны аппроксимирующие значения, полученные для элементов эквивалентной электрической схемы для покрытий Ni–P 20 мкм и Ni-P–Cr 20 + 10 мкм из рисунка 4. При этих значениях были рассчитаны аппроксимирующие линии на рисунке 4. Подгоночные параметры T, P и R каждой пары R/CPE можно использовать для расчета емкостей C2 и C3 из уравнения:

C = R [(1−P)/P]T1/P

Таблица 2. Электрические параметры и результирующие значения χ2 электрической эквивалентной схемы на рисунке 7 для спектров импеданса покрытий а) Ni–P 20мкм и b) Ni–P–Cr 20 + 10 мкм, показанных на рисунке 4.

Экспериментальные значения CPE2-P немного отличаются от идеального емкостного поведения. Эта разница особенно заметна при большом времени обработки, когда покрытие сильно повреждается или отслаивается.

Емкость, связанная с оксидным слоем, может быть выражена как

C = εεoδ

где:

ε — диэлектрическая проницаемость материала;

δ — толщина оксидного слоя;

εo — диэлектрическая проницаемость вакуума = 8,885*10−12 Ф/м.

Учитывая, что величина C2 характеризует толщину поверхностной оксидной пленки, полученные результаты показывают, что ее толщина незначительно увеличивается со временем обработки в обоих покрытиях. Такое поведение сохраняется до 30 мин для покрытия Ni–P 20 мкм и до 60 мин для покрытия Ni–P/Cr 20 + 10 мкм. Это время согласуется с резким изменением значений R3, когда наблюдались значительные визуальные повреждения покрытий, в основном связанные с процессами отслоения. Предлагаемая модель, таким образом, позволит прогнозировать долговечность покрытия в соответствии с полученными результатами значений поляризационного сопротивления.

2.4 Электронная микроскопия до и после коррозии, рентгено-фазовый анализ.

На рисунках 8a и 8b показаны поперечное сечение и морфология поверхности покрытия Ni–P 20 мкм перед коррозионными испытаниями. На поверхности никель-фосфорного покрытия наблюдается морфология клубеньков, похожих на цветную капусту.

Как видно на рисунке 8c и 8d, эта морфология, типичная для химических покрытий Ni–P, обеспечивает преимущественные участки коррозии на узловых границах. Коррозионная стойкость покрытий Ni–P является результатом сочетания принципиально аморфной поверхностной структуры и обогащения поверхности фосфором в результате преимущественного растворения никеля при коррозии.

Эта обогащенная фосфором поверхность реагирует с водой, образуя слой гипофосфитов H2PO2-, который блокирует доступ воды к поверхности металла и предотвращает гидратацию никеля, что считается первым шагом для образования растворимых частиц Ni2+, или пассивной пленки на Ni. Когда же пассивный слой покрытия разрушается, коррозия нарастает, преимущественно вглубь по узловым границам. В конце концов, алюминиевая подложка достигается и покрытие отслаивается. Кроме того, на покрытие также может влиять гальваническая коррозия, связанная с окислительно-восстановительной парой Ni (катод) / Al (анод), ускоряющая процесс разрушения. На изображениях EDX, показанных на рисунке 8e и 8f, Ni и P легко обнаруживаются в зоне с покрытием А1, в областях же отслоения покрытия А2 идентифицируется только Al.

Рисунок 8 — Микроизображения в режиме топографического контраста (SEM) и EDX анализ никель-фосфорного покрытия с толщиной 20 мкм: а) вид поперечного сечения образца перед коррозионными испытаниями, b) морфология поверхности образца перед коррозионными испытаниями, c) и d) морфология поверхности после коррозионных испытаний (5ч поляризации в моделируемых катодных условиях), e) и f) EDX-анализ областей, показанных на виде c.

Как видно на рисунке 9а и 9b, поверхность покрытия Ni–P/Cr 20 мкм + 10 мкм более гладкая, по сравнению с Ni-P 20 мкм, т.е. шероховатость поверхности после хромирования уменьшилась. Сопротивление поляризации для этого покрытия выше и достигает значений 4258,6 Ом*см2, как показано в Таблице 1. Границы раздела между узлами не подвергаются воздействию электролита из-за экранирования хромовым покрытием. Однако, как показано на виде в разрезе на рисунке 9а, в слое хрома после осаждения образуются микротрещины. Они возникают под воздействием внутренних напряжений и иногда достигают никелевой подложки. Как видно на рисунка 9c, именно через эти уязвимые участки электролит проникает к нижележащему слою Ni–P. Как только промежуточная подложка Ni-P достигнута коррозия протекает по тем же механизмам, которые описаны выше. Как видно из изображений EDX на рисунке 9e и 9f, зона неповрежденного покрытия В1 преимущественно состоит из Cr, а поврежденного В2 — из Ni и Cr.

Рисунок 9 — Микроизображения в режиме топографического контраста (SEM) и EDX анализ покрытия Ni-P/Cr 20+10 мкм: а) вид поперечного сечения образца перед коррозионными испытаниями, b) морфология поверхности образца перед коррозионными испытаниями, c) и d) морфология поверхности после коррозионных испытаний (5ч поляризации в моделируемых катодных условиях), e) и f) EDX-анализ областей, показанных на виде c.

Стойкость к окислению

Благодаря никелевому составу нихром практически не подвергается окислению. В промежуток нагрева на поверхности нихромовой части образуется тонкая, но защитная пленка (из оксида хрома), что довольно-таки сильно увеличивает стойкость сплава в более жестких условиях.

В свою очередь, фехраль будет подвержен окислению гораздо сильнее, поскольку главным компонентом сплава является железо. На поверхности фехралевого сплава при окислении образуется более массивная оксидная пленка высокой плотности. Эта пленка появляется гораздо быстрее на фехрале, чем на нихроме.

Сплавы ални

Ални – это групповое название магнитных сплавов «железо-никель-алюминий». При увеличении концентрации алюминия и никеля в определенных пределах остаточная индукция уменьшается, а коэрцитивная сила возрастает. Чаще всего применяются сплавы, в которых алюминия от 11 до 18 %, а никеля — 20–34 %. Основными свойствами таких сплавов является электропроводность, теплопроводность и пластичность. Все они характеризуются хорошим свариванием.

Для использования сплавов при изготовлении магнитов их легируют кобальтом и медью. В этом случае материал приобретает твердость и хрупкость и имеет крупнозернистую структуру. Сплавы ални применяют как конструкционный материал для деталей газотурбинных и реактивных двигателей, работающих под воздействием высоких температур более 1000 градусов Цельсия продолжительное время, сохраняя металл без повреждений.

Твердость и пластичность в обычных условиях

Более высокая пластичность свойственна нихрому. Данный показатель у сплава в процентах примерно равняется 20, но это может зависеть еще и от маркировки.

Фехраль имеет пластичность, которая примерно равна 16 %, но это у марки Х15Ю5. А вот сплав с маркировкой Х23Ю5Т имеет еще меньшую пластичность – 10 %.

Но фехраль более прочен, поскольку в его составе большое количество хрома. Это не позволяет ему быть таким же пластичным, как и нихром.

Фехраль более ломок, так как содержит большой процент хрома.

Навивка фехраля доступна только при высокой температуре (от 300 °С), а нихром можно навить в спираль и при обычной комнатной температуре.

Сфера применения фехраля и нихрома

Нихром считается очень даже прочным сплавом. Это сыграло большую роль для изготовления разного диаметра спиралей и проволок. А также из нихрома изготавливают прутки, нихромовые нити, ленты, листы, полосы.

Благодаря высокой жаростойкости, допустимо использовать нихромовые сплавы в производстве нагревательных приборов.

Нихром сохраняет свои ключевые физические свойства даже при сильных колебаниях температуры, что дает возможность применять сплав достаточно широко.

Из нихрома и фехраля изготовляют трубчатые элементы нагревания. Работать с этими сплавами можно при предельной температуре 1400 °С и 1500 °С соответственно. Поэтому эти сплавы можно применять при производстве элементов реостатов и проволочных резисторов.

Фехраль и нихром применяют в похожих сферах, несмотря на их разный состав и отличительные характеристики.

Сплав железа с никелем

Для улучшения свойств железа, используя различные добавки, получают сплавы. Ученые считали, что получить железоникелевый сплав, учитывая термодинамические свойства металлов, не составит никакого труда. Но на практике они столкнулись с проблемами. При взаимодействии металлов, во время получения сплава железа с никелем, в результате побочного окислительного процесса железо из двухвалентного состояния переходит в трехвалентное.

В результате снижается выход сплава и ухудшаются определенные физические свойства. Для решения этой проблемы в электролит добавляют амины и органические кислоты, которые образуют с трехвалентным железом соединения, обладающие малой растворимостью. В связи с этим эластичность осадка становится лучше, а для его равномерного распределения электролиты перемешивают. Полученный сплав железа с никелем называется инвар.