Свойствата на материала на нагревателния елемент стесняват избора до няколко материала. Най-често срещаните материали са никел-хром, желязо-хром-алуминиева сплав, молибденов силицид и силициев карбид. Тези материали могат да работят при високи температури поради способността им да издържат на високотемпературно окисление. Другата група се състои от графит, молибден, волфрам и тантал. Тези материали се окисляват при високи температури и се използват най-вече във вакуумна среда или пещи с безкислородна атмосфера.
Ni-хромова (Ni-Cr) сплав
Благодарение на своята пластичност, високо съпротивление и устойчивост на окисление дори при високи температури, този тип е един от най-широко използваните материали за нагревателни елементи. Най-често срещаният състав на никел-хром сплави е 80/20 или 80 процента никел, 20 процента хром. Други състави зависят от производителя. Поради високата си пластичност, той често се изтегля в тел, когато се използва като нагревателен елемент. Често срещано приложение, което проявява това свойство, са ножовете за рязане с гореща тел. Максималната температура на нагряване на никел-хромова тел е около 1100 до 1200 градуса.
Сплав желязо-хром-алуминий (Fe-Cr-Al).
Химическият състав на този тип феритна желязо-хром-алуминиева сплав обикновено е 20 до 24 процента хром, 4-6 процента алуминий и желязо като граници. В сравнение с никел-хром нагревателите желязо-хром-алуминий са гъвкави и с по-ниско тегло. Те могат също така да произвеждат по-високи температури от никел-хромова тел, около 1300 до 1400 градуса. Поради своя метал на основата на желязо, цената на тази сплав се колебае по-малко от Ni-Cr, който се състои главно от никел. Недостатъкът на използването на желязо-хром-алуминиеви сплави е, че те имат намалена якост при по-високи температури.
Сплавите желязо-хром-алуминий могат да бъдат направени по-добри чрез процес, наречен прахова металургия. В този процес блоковете от сплави се превръщат в прах и се пресоват във форми. След това се синтерова или горещо пресова (горещо изостатично пресоване) в атмосфера с контролирана температура, за да се създаде металургична връзка, без напълно да се стопи прахообразният метал. Към сместа от сплави се добавят дисперсии, за да се подобрят механичните свойства на материала, като по този начин се придава допълнителна здравина и издръжливост при по-високи температури.
Молибденов дисилицид (MoSi2)
Молибденовият дисилицид е огнеупорен металокерамика (керамично-метален композит), използван главно като материал за нагревателни елементи. Поради високата си точка на топене и добра устойчивост на корозия, това е идеален материал за високотемпературни пещи. Нагревателните елементи от молибденов силицид се произвеждат чрез различни енергоемки процеси, като механично легиране, синтез чрез изгаряне, ударен синтез и горещо изостатично пресоване.
MoSi₂ нагревателите могат да постигнат температури на нагряване до 1900 градуса. Недостатъците на използването на молибденов силицид са неговата ниска якост и високотемпературно пълзене при условия на околната среда. Той е крехък при стайна температура и трябва да се работи много внимателно. По-висока якост се постига при температура на преход от крехко-жилаво около 1,000 градуса. От друга страна, по-високата скорост на пълзене кара нагревателния елемент да се деформира лесно при високи температури. Най-често срещаният тип MoSi2 елемент е 2-дизайнът с фиби с дръжка, който обикновено е окачен от покрива на пещта и разположен около стената на пещта. Други форми често се използват в комбинация с керамични изолационни форми за осигуряване на механична опора и топлоизолация като интегриран пакет.
Силициев карбид (SiC)
Това е керамика, произведена чрез прекристализация или реакционна комбинация от SiC зърна при температури над 2100 градуса. Нагревателните елементи от силициев карбид са порести (обикновено 8-25 процента), при които атмосферата вътре в пещта може да реагира през напречното сечение на материала. Целият нагревателен елемент може постепенно да се окисли, което води до увеличаване на съпротивителните характеристики на елемента с течение на времето (често наричано "стареене") Често се изисква захранване с променливо напрежение, за да се увеличи напрежението на елемента през целия живот на елемента с постепенно поддържане на желаната мощност на елемента. Това стареене в крайна сметка ограничава живота и работата на нагревателния елемент.
Силициевият карбид има много свойства, които го правят подходящ за производството на нагревателни елементи, подходящи за изключително високи работни температури. Тази керамика няма течна фаза. Това означава, че елементите не се увисват или деформират поради пълзене при всякакви температури и не е необходима опора вътре в пещта. Силициевият карбид се сублимира директно при температура от около 2700 градуса. В допълнение, той е химически инертен към повечето технологични течности и има висока твърдост и нисък коефициент на топлинно разширение. Нагревателите от силициев карбид могат да достигнат температури на нагряване от приблизително 1600 до 1700 градуса.
графит
Графитът е минерал, съставен от въглерод, в който атомите са подредени в шестоъгълна структура. Този минерал, също в своята синтетична форма, е добър проводник на топлина и електричество. Графитът може да генерира топлина при температури над 2,000 градуса. При високи температури неговата устойчивост се увеличава значително. В допълнение, той може да издържи на термичен шок и няма да стане крехък дори след бързи цикли на нагряване и охлаждане. Основният недостатък на използването на графит е, че той лесно се окислява при температури около 500 градуса. Продължителната употреба в този диапазон в крайна сметка ще доведе до потребление на материал. Графитните нагревателни елементи често се използват във вакуумни пещи, където кислородът и други газове се отделят от нагревателната камера. Липсата на кислород предотвратява окисляването не само на разтопения метал, но и на самия нагревателен елемент. Графитът може да се използва за запечатване на фолио, направено във въглероден кристален електрически нагревателен филм, графенов електрически нагревателен филм и други продукти за нагревател на филм.
