Электропечи, нагревательные спирали, резистивные элементы, бытовые приборы — уже больше века этот сплав работает там, где электричество нужно превратить в тепло.
Его главное достоинство легко объяснить: нихром обладает высоким электрическим сопротивлением, выдерживает сильный нагрев и при этом из него можно изготовить тонкую проволоку, ленту или спираль.
Но одного-единственного нихрома не существует. Это группа сплавов.

В России наиболее известны две марки — Х20Н80 и Х15Н60.
Разберёмся без лишней металлургической теории: чем они отличаются, почему нихромовая проволока так востребована и что вообще сделал этот сплав настолько удачным.

Что такое нихром

В основе нихрома — никель и хром.

В зависимости от марки в составе присутствуют железо и небольшие добавки других элементов.
По российской классификации это прецизионные сплавы с высоким электрическим сопротивлением.
Именно проволока стала одной из главных форм применения нихрома. ГОСТ 12766.1-90 так и называется: «Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением».

Стандарт действует и распространяется на проволоку для нагревательных элементов и элементов сопротивления.
Для ленты существует отдельный ГОСТ 12766.2-90.
Когда через нихромовую проволоку проходит ток, электрическая энергия превращается в тепло.

Высокое сопротивление позволяет получить серьёзный нагрев на сравнительно небольшом участке проволоки — в этом и заключается одна из причин её широкого применения.

Нихромовая проволока как сплав с высоким электрическим сопротивлением

Х20Н80 и Х15Н60: два самых известных нихрома

Маркировка уже частично рассказывает о составе сплава.
Х20Н80 — сплав с высоким содержанием никеля и примерно 20 % хрома.
Х15Н60 содержит меньше никеля и хрома, зато заметно больше железа.
Поэтому эти две марки нельзя воспринимать как одну и ту же проволоку с разной ценой.
Х20Н80 традиционно выбирают для более напряжённых температурных режимов и там, где важен ресурс нагревателя.
Х15Н60 дешевле и широко используется в нагревательных элементах, где нет необходимости применять более дорогой сплав с высоким содержанием никеля.
Вопрос «какой нихром лучше?» поэтому не совсем правильный.
Правильнее спросить: какая марка нужна именно для этого нагревателя, температуры и режима работы?

Сравнение нихромовых сплавов Х20Н80 и Х15Н60 в виде проволоки

Почему нихром стал таким популярным

У нихромовой проволоки удачно совпали сразу несколько свойств.
Во-первых, высокое удельное электрическое сопротивление.
Во-вторых, способность работать при высокой температуре.
В-третьих, технологичность.

Из сплава можно получать проволоку, ленту, нить, наматывать спирали и создавать нагреватели самой разной формы.
При этом нельзя путать рабочую температуру с температурой плавления.
Нихромовые сплавы плавятся примерно в районе 1400 °C, но это вовсе не означает, что нагревательный элемент должен постоянно работать около этой температуры.
Реальный режим зависит от марки, диаметра проволоки, нагрузки, окружающей среды и требуемого срока службы.
Физический факт. В своём патенте 1906 года Альберт Марш приводил пример Ni–Cr-сплава, электрическое сопротивление которого было примерно в 50 раз выше сопротивления чистой меди.

Для начала XX века именно такая разница хорошо объясняет, почему новый сплав оказался настолько удобным для электрического нагрева.

Нагрев нихромовой спирали и высокое электрическое сопротивление

Кто изобрёл нихром: история Альберта Марша

Одна из главных фигур в истории нихрома — американский металлург Альберт Лерой Марш.
15 марта 1905 года он подал заявку на патент, а 6 февраля 1906 года получил патент США № 811859 на электрический элемент сопротивления.
И здесь есть интересная деталь.
Привычная сегодня формула «80 % никеля и 20 % хрома» не была единственным составом, описанным Маршем.
В патенте встречаются примеры:
• 90 % никеля и 10 % хрома;
• 85 % никеля и 15 % хрома.
Марш искал не красивое соотношение цифр, а сплав, который имел бы высокое сопротивление, выдерживал многократный нагрев и при этом мог вытягиваться в проволоку.
Исторический факт. Название Chromel, которое сегодня часто механически переносят прямо в 1905–1906 годы, появилось позже. Smithsonian относит его к 1914 году.

Альберт Марш и история создания первых нихромовых сплавов в США

Нихром сначала пришёл не на кухню

Историю нихрома часто начинают с тостера. Но это слишком упрощённая картина.
Компания Hoskins использовала разработки Марша прежде всего для высокотемпературного электрического оборудования.

В коллекции Smithsonian сохранилась, например, электрическая стоматологическая печь Hoskins.

В музейном описании прямо указано, что Марш разработал высокоомный сплав для электрических печей.

Уже в 1907 году подобная печь рекламировалась в профессиональной стоматологической печати.
То есть путь нихрома в быт начался через вполне серьёзное лабораторное и профессиональное оборудование.
А уже затем новая проволока пошла в бытовые нагреватели.
Историческая деталь. Один из ранних тостеров General Electric D-12 примерно 1909–1910 годов имел четыре нагревательных элемента из Ni–Cr-проволоки, намотанной на слюдяные основания.

По каталогу 1909 года сам тостер стоил 3 доллара, а электрический шнур продавался отдельно за 1,5 доллара.
Сегодня отдельный шнур к тостеру выглядит забавно.

Тогда бытовая электротехника только формировалась — вместе с ней формировался и рынок нихромовой проволоки.

Ранняя электрическая печь с нихромовым нагревателем начала XX века

Можно ли отличить Х15Н60 от Х20Н80 магнитом

Есть старый практический способ, которым десятилетиями пользуются при работе с неизвестной нихромовой проволокой.
Берут небольшой магнит. Иногда его подвешивают на тонкой нитке, чтобы заметить даже слабую реакцию.
Х20Н80 практически не должен реагировать.

Проволока Х15Н60 из-за значительно большего содержания железа может дать слабое притяжение.
Поэтому, если неизвестный образец заметно подмагничивается, к версии «это Х20Н80» уже стоит относиться осторожно.
Практический нюанс. Магнит не расскажет, сколько именно в проволоке никеля или хрома.

Это не химический анализ. Но когда две катушки лежат на столе, документы потеряны, а быстро понять, где примерно Х20Н80, а где более железистый сплав, — старый способ до сих пор бывает полезен.

Практическая проверка нихромовой проволоки Х15Н60 и Х20Н80 магнитом

Нихром и фехраль — не одно и то же

Нихром часто сравнивают с фехралью. Сравнение вполне логичное: оба сплава применяют для электрического нагрева.
Но состав у них принципиально разный.
Нихром основан на системе никель — хром.
Фехраль — это система железо — хром — алюминий.

Например, Х23Ю5Т относится уже к железохромалюминиевым сплавам.
Фехраль нельзя считать просто «дешёвым нихромом». Это самостоятельная группа высокоомных сплавов со своими преимуществами и ограничениями.
У железохромалюминиевых сплавов выше удельное электрическое сопротивление, а отдельные марки допускают очень высокие температуры.
Нихром ценят за другие качества: технологичность, пластичность и удобство изготовления проволоки и спиралей.
Поэтому заменить нихром фехралью только потому, что две проволоки имеют одинаковый диаметр, нельзя. Нужно пересчитывать сопротивление, длину и рабочий режим нагревателя.

Разница между нихромовой и фехралевой проволокой для нагревателей

Где применяется нихромовая проволока и лента

Главная область применения нихрома — электрический нагрев.
В промышленности из нихромовой проволоки и ленты делают нагреватели для:
•   электрических печей;
•   сушильного оборудования;
•   термических установок;
•   лабораторных печей;
•   различного электротермического оборудования;
•   элементов сопротивления и реостатов.
В быту нихром хорошо знаком по спиральным нагревателям.

Его применяли и продолжают применять в различных конструкциях электроплит, обогревателей, тостеров, фенов, утюгов и других приборов.
Но выражение «нихромовая проволока» охватывает изделия совершенно разного масштаба.
С одной стороны — толстая проволока промышленной электропечи.
С другой — тонкая нить, которая визуально уже ближе к человеческому волосу, чем к привычной металлической проволоке.
И требования к таким изделиям совершенно разные.

Применение нихромовой проволоки и ленты в нагревательных элементах

Проволока или лента: что выбирают для нагревателя

Круглая нихромовая проволока особенно удобна для спиралей.
Меняя её диаметр, длину и геометрию намотки, получают необходимое сопротивление и распределение мощности.
Лента имеет другую геометрию и большую поверхность.

Она удобна там, где важны площадь нагрева и распределение тепла.
Для проволоки основным нормативным документом является ГОСТ 12766.1-90, для ленты — ГОСТ 12766.2-90.
Есть и практический нюанс, который иногда забывают: ГОСТ 12766.1-90 допускает по согласованию изготовителя и потребителя производство проволоки других диаметров, помимо приведённых в основной размерной таблице.
Это важно, когда стандартная размерная линейка не подходит под конкретный нагреватель.

Нихромовая проволока и лента для разных конструкций нагревателей

Почему нихром используют больше ста лет

За столетие появилось огромное количество новых сплавов и технологий нагрева.
Нихром при этом никуда не исчез.
Причина проста: сочетание его свойств оказалось очень удачным.
Высокое сопротивление. Высокая рабочая температура. Возможность получать проволоку и ленту. Удобство изготовления спиралей. Предсказуемое поведение в нагревателях.
И в этом смысле вековой возраст нихрома говорит не о его устаревании.
Скорее наоборот: редкий промышленный сплав проходит проверку временем длиной больше ста лет и продолжает решать ту же задачу, ради которой когда-то создавался.

Нихромовая проволока в нагревателях от начала XX века до наших дней

Где купить нихромовую проволоку и ленту

Компания ПАРТАЛ осуществляет реализацию нихромовой проволоки и ленты российского производства.

Доступны различные диаметры, размеры и марки нихрома, в том числе Х20Н80 и Х15Н60.

Реализация — от 1 кг.
При выборе важно учитывать не только размер, но и марку сплава: одинаковая по диаметру проволока Х20Н80 и Х15Н60 отличается по составу, стоимости и рабочим характеристикам.