Svojstva materijala grijaćih elemenata sužavaju izbor na nekoliko materijala. Najčešći materijali su nikl-hrom, gvožđe-hrom-aluminijum legura, molibden silicid i silicijum karbid. Ovi materijali mogu raditi na visokim temperaturama zbog svoje sposobnosti otpornosti na oksidaciju pri visokim temperaturama. Drugu grupu čine grafit, molibden, volfram i tantal. Ovi materijali se oksidiraju na visokim temperaturama i uglavnom se koriste u vakuumskim okruženjima ili pećima sa atmosferama bez kisika.
Ni-hrom (Ni-Cr) legura
Zbog svoje duktilnosti, visoke otpornosti i otpornosti na oksidaciju čak i pri visokim temperaturama, ovaj tip je jedan od najčešće korištenih materijala grijaćih elemenata. Najčešći sastav legura nikl-hrom je 80/20 ili 80 posto nikla, 20 posto kroma. Ostale kompozicije ovise o proizvođaču. Zbog svoje visoke duktilnosti, često se uvlači u žicu kada se koristi kao grijaći element. Uobičajena aplikacija koja pokazuje ovo svojstvo su rezači pjene s vrućom žicom. Maksimalna temperatura zagrevanja nikl-hrom žice je oko 1.100 do 1.200 stepeni.
Gvožđe-hrom-aluminijum (Fe-Cr-Al) legura
Hemijski sastav ove vrste feritne legure gvožđa-hrom-aluminijuma je tipično 20 do 24 procenata hroma, 4-6 procenata aluminijuma i gvožđa kao margine. U poređenju sa nikl-hrom, gvožđe-hrom-aluminijum grejači su fleksibilni i imaju manju težinu. Oni takođe mogu proizvesti više temperature od nikl-hrom žice, oko 1.300 do 1.400 stepeni. Zbog metala na bazi željeza, cijena ove legure varira manje od Ni-Cr, koji se uglavnom sastoji od nikla. Nedostatak upotrebe legura željezo-krom-aluminij je što imaju smanjenu čvrstoću na višim temperaturama.
Legure gvožđa, hroma i aluminijuma mogu se poboljšati postupkom koji se naziva metalurgija praha. U ovom procesu, ingoti od legure se pretvaraju u prah i kompresuju u kalupe. Zatim se sinteruje ili toplo preša (vruće izostatičko prešanje) u atmosferi kontrolisane temperature da bi se stvorila metalurška veza bez potpunog topljenja metala u prahu. Disperzije se dodaju mješavini legure kako bi se poboljšala mehanička svojstva materijala, čime se dala dodatna čvrstoća i žilavost na višim temperaturama.
Molibden disilicid (MoSi2)
Molibden disilicid je vatrostalni kermet (kompozit keramičko-metalni) koji se uglavnom koristi kao materijal za grijanje. Zbog svoje visoke tačke topljenja i dobre otpornosti na koroziju, ovo je idealan materijal za peći na visokim temperaturama. Molibden silicidni grijaći elementi se proizvode kroz niz energetski intenzivnih procesa kao što su mehaničko legiranje, sinteza sagorijevanja, sinteza udarcem i vruće izostatičko prešanje.
MoSi₂ grijači mogu postići temperaturu grijanja do 1.900 stepeni. Nedostaci upotrebe molibden silicida su njegova niska žilavost i puzanje pri visokim temperaturama u uvjetima okoline. Krt je na sobnoj temperaturi i potrebno je vrlo pažljivo rukovati. Veća žilavost se postiže pri prelaznoj temperaturi krto-žilavost od oko 1,000 stepen. S druge strane, veća brzina puzanja uzrokuje da se grijaći element lako deformiše na visokim temperaturama. Najčešći tip MoSi2 elementa je 2-ukosnica s ručkom, koja je obično okačena na krov peći i smještena oko zida peći. Drugi oblici se često koriste u kombinaciji s keramičkim izolacijskim kalupima kako bi se osigurala mehanička potpora i toplinska izolacija kao integrirani paket.
Silicijum karbid (SiC)
Ovo je keramika proizvedena rekristalizacijom ili reakcijskom kombinacijom SiC zrna na temperaturama iznad 2.100 stepeni. Grijači elementi od silicijum karbida su porozni (obično 8-25 posto), u kojima atmosfera unutar peći može reagirati kroz poprečni presjek materijala. Cijeli grijaći element može postupno oksidirati, što uzrokuje povećanje otpornosti elementa tokom vremena (često se naziva "starenjem"). Često je potrebno napajanje promjenjivog napona da bi se povećao napon elementa tokom vijeka trajanja elementa. postupno održavajući željenu izlaznu snagu elementa. Ovo starenje u konačnici ograničava vijek trajanja i performanse grijaćeg elementa.
Silicijum karbid ima mnoga svojstva koja ga čine pogodnim za proizvodnju grejnih elemenata pogodnih za ekstremno visoke radne temperature. Ova keramika nema tečnu fazu. To znači da se elementi ne savijaju i ne deformiraju zbog puzanja na bilo kojoj temperaturi i nije potreban oslonac unutar peći. Silicijum karbid se direktno sublimira na temperaturi od oko 2.700 stepeni. Pored toga, hemijski je inertan za većinu procesnih fluida i ima visoku krutost i nizak koeficijent termičkog širenja. Grejači od silicijum karbida mogu dostići temperaturu grejanja od približno 1.600 do 1.700 stepeni.
grafit
Grafit je mineral sastavljen od ugljika u kojem su atomi raspoređeni u heksagonalnu strukturu. Ovaj mineral, takođe u svom sintetičkom obliku, dobar je provodnik toplote i struje. Grafit može stvarati toplinu na temperaturama iznad 2,000 stepena. Na visokim temperaturama njegova otpornost se značajno povećava. Osim toga, može izdržati termički udar i neće postati krhak čak ni nakon brzih ciklusa grijanja i hlađenja. Glavni nedostatak upotrebe grafita je što lako oksidira na temperaturama od oko 500 stepeni. Kontinuirana upotreba unutar ovog raspona će na kraju dovesti do potrošnje materijala. Grafitni grijaći elementi se često koriste u vakuumskim pećima gdje se kisik i drugi plinovi ispuštaju iz komore za grijanje. Nedostatak kisika sprječava oksidaciju ne samo rastaljenog metala, već i samog grijaćeg elementa. Grafit se može koristiti za zaptivanje filma, napravljen u karbonski kristalni električni grijaći film, grafenski električni film za grijanje i druge proizvode za grijanje filma.
