L'acciaio inossidabile è magnetico? Questa domanda ha molte risposte, così come questo materiale ha molti tipi. Forse avete sentito dire che l'acciaio inossidabile è magnetico per la presenza di rame. Questa affermazione è giusta e sbagliata allo stesso tempo. Confusi? Scommetto di sì!
Per questo motivo la domanda necessita di una risposta esplicativa. L'acciaio inossidabile presenta un comportamento sia magnetico che non magnetico, a seconda del suo tipo. Due fattori principali influenzano il suo magnetismo. Vediamo di capire questo materiale e il suo comportamento magnetico.
Panoramica dell'acciaio inossidabile e del magnetismo
L'acciaio inossidabile non è un singolo elemento, ma una lega di diversi metalli. Si tratta di cromo, ferro, carbonio, nichel e magnesio. La presenza di cromo lo rende antiruggine. La piccola percentuale di carbonio è sufficiente a renderlo duro. È uno dei metalli più utilizzati per la sua capacità di combattere la ruggine.
Contiene più di 10,5% di cromo, il che lo distingue. Alcuni tipi di acciaio inossidabile contengono una percentuale di cromo ancora maggiore. Quando l'acciaio inossidabile entra in contatto con l'ossigeno, il cromo forma uno strato di ossido. Questo strato è utile perché lo protegge dalla ruggine. Facciamo una breve panoramica sul magnetismo.
Avete mai visto un pezzo di metallo attaccarsi a un magnete? Questo accade a causa del magnetismo. I principali responsabili sono lo spin degli elettroni e la disposizione degli atomi all'interno del metallo. Come sapete, gli elettroni hanno uno spin. I metalli hanno molti elettroni che ruotano intorno al nucleo. Lo spin dei singoli elettroni si combina e crea un magnetismo significativo.
Se la disposizione degli atomi non supporta questo spin, non c'è magnetismo. I diversi tipi di acciaio inossidabile si differenziano l'uno dall'altro. Hanno una diversa disposizione degli atomi, come FFC, BCC e così via. Nella prossima sezione discuteremo il comportamento magnetico di questo materiale.
L'acciaio inossidabile è magnetico?
Sì e no! Esistono diversi tipi di acciaio inossidabile. Ognuno di essi varia in termini di magnetismo. Ad esempio, gli acciai inossidabili ferritici e martensitici presentano un comportamento magnetico. L'acciaio inossidabile austenitico, invece, non presenta alcun comportamento magnetico. Ciò è dovuto alle differenze nella disposizione atomica.
Come ho già detto, la disposizione degli atomi è fondamentale per il magnetismo. Ogni metallo è composto da numerosi atomi. Ogni atomo è composto da elettroni che ruotano intorno al nucleo. Ogni elettrone ha il suo spin (che produce un piccolo campo magnetico). Poiché gli atomi hanno molti elettroni, il loro spin collettivo ha un impatto significativo.
Questo spin collettivo di un elettrone produce magnetismo. Tuttavia, la disposizione degli atomi costituisce un ostacolo. Alcuni acciai inossidabili hanno una struttura di atomi molto organizzata. In questi tipi di acciaio gli atomi rimangono strettamente impacchettati l'uno con l'altro. Quindi, non supportano e annullano lo spin collettivo degli elettroni.
Di conseguenza, non c'è magnetismo. L'acciaio inossidabile austenitico ne è un esempio. D'altra parte, alcuni tipi di acciaio inossidabile non hanno una struttura organizzata di atomi. Essi rimangono vagamente tenuti insieme. Quindi, sostengono lo spin e non modificano la loro direzione di spin. Di conseguenza, lo spin degli elettroni produce magnetismo.
L'acciaio inossidabile ferritico è un esempio di comportamento magnetico. Ricordiamo che gli atomi dei metalli sono disposti in una geometria specifica chiamata cristallo. Questi cristalli definiscono se un metallo è magnetico o non magnetico. Un metallo con atomi molto organizzati sarebbe non magnetico e viceversa.
Tipi di acciaio inossidabile e loro magnetismo
Non mi limiterò a spiegare il magnetismo dell'acciaio inossidabile. Alcuni tipi di acciaio inossidabile si comportano in modo diverso in prossimità di un magnete. Vediamo di analizzare questi tipi e le loro caratteristiche magnetiche.
1- Acciaio inossidabile austenitico
Questo acciaio inossidabile è famoso per la sua resistenza alla corrosione. Presenta un'elevata quantità di cromo e altri elementi di lega. Pertanto, può facilmente formare ossido di cromo in condizioni di umidità, impedendo la formazione di ruggine. Inoltre, è un acciaio inossidabile non magnetico. Ma la domanda è: perché?
Questa categoria di acciaio inossidabile ha strutture atomiche FCC (Face Centered Cubic). Gli atomi sono tenuti strettamente insieme e organizzati molto bene. Pertanto, possono facilmente annullare lo spin o il campo magnetico prodotto dai loro elettroni. Di conseguenza, non c'è magnetismo. Quando una lega di questo tipo si avvicina a un magnete, non mostra alcun movimento. L'acciaio inossidabile 304 e 316 ne sono un esempio.
2- Acciaio inox ferritico
Questo tipo di acciaio inossidabile è poco costoso. È meno resistente alla corrosione dell'acciaio austenitico. Questi metalli sono magnetici e possono aderire ai magneti vicini. Il motivo è che hanno una disposizione degli atomi o dei cristalli BCC (Body Centered Cubic).
In questi metalli, gli elettroni ruotano e i piccoli campi magnetici non si annullano. Gli atomi sono allentati. Quindi, il campo magnetico prodotto dalla rotazione degli elettroni riesce ad allinearsi. Di conseguenza, questo metallo diventa magnetico. Si attacca al magnete. Ne sono un esempio gli acciai inossidabili di grado 430 e 409.
3- Acciaio inossidabile martensitico
Questo metallo ha un alto contenuto di carbonio, oltre a ferro, cromo e nichel. Per questo motivo, è molto duro. Tuttavia, a differenza dell'acciaio inossidabile austenitico, è magnetico. Le sue proprietà sono simili a quelle dei metalli magnetici. È interessante notare che ha una disposizione atomica simile a quella dell'acciaio inossidabile ferritico.
Ci si potrebbe chiedere se rientrano nella categoria degli acciai inossidabili ferritici. Ma non è così, perché hanno una categoria a sé stante. Al momento del raffreddamento istantaneo, la loro disposizione elettronica viene disturbata. Così, il loro cristallo passa da BCC a BCT, ovvero trigonale centrato sul corpo. La disposizione degli atomi non annulla lo spin collettivo degli elettroni.
Di conseguenza, lo spin di questi elettroni si allinea e provoca un campo magnetico significativo. Quindi, il metallo diventa magnetico. La domanda è: come vengono raffreddati per cambiare la loro struttura? Gli acciai inossidabili sono duri e vengono sottoposti a riscaldamento. Durante il riscaldamento, il produttore di acciaio li mette immediatamente in raffreddamento. Di conseguenza, le loro strutture vengono disturbate.
Punto aggiuntivo: Questo raffreddamento improvviso durante il processo termico è chiamato quenching. Questa trasformazione da una temperatura molto alta a una bassa è critica. Provoca disordine nelle strutture di questi metalli. Ne sono un esempio il 410 e il 420.
4- Acciaio inox duplex
Si tratta di un tipo unico di acciaio inossidabile che presenta una struttura atomica diversa. Le sue caratteristiche sono una miscela di acciai inossidabili austenitici e ferritici. Il motivo è che la sua microstruttura atomica presenta disposizioni cristalline sia FCC che BCC. Alcuni atomi sono centrati in una disposizione cubica. Questa fase impedisce le proprietà magnetiche di questi metalli.
Tuttavia, alcune delle loro porzioni atomiche hanno disposizioni o strutture cubiche centrate sul corpo. Quindi, questa porzione, come il metallo ferritico, supporta il comportamento magnetico. Lo spin degli elettroni può allinearsi, producendo la natura magnetica di un metallo. Questi tipi di acciaio inossidabile sono realizzati attraverso il processo di riscaldamento.
State pensando alle loro proprietà meccaniche? Sono simili a quelle degli acciai inossidabili austenitici e ferritici. Sono robusti, resistenti alla corrosione e alla fatica. Soprattutto, i loro prezzi non sono troppo elevati, il che è un grande vantaggio. I produttori producono questi metalli per soddisfare requisiti particolari nei loro progetti. Ne sono un esempio i gradi 2205 e 2507.
5 - Acciaio inox temprato per precipitazione
Questi acciai inossidabili sono simili ai tipi martensitici. C'è un aspetto fondamentale da comprendere. Questi acciai sono prodotti mediante riscaldamento e raffreddamento. Pertanto, le loro microstrutture passano da BCC a BCT a causa del riscaldamento e del raffreddamento. Il passaggio da BBC a BCT è simile a quello degli acciai inossidabili martensitici. Per quanto riguarda il magnetismo, sono magnetici. Se posti vicino a un magnete, mostrano un certo movimento di attrazione.
Perché il magnetismo è importante nell'acciaio inossidabile?
Il comportamento magnetico dell'acciaio inossidabile è utile in molti modi. Innanzitutto, questa proprietà è eccellente per identificare i diversi materiali. È possibile identificare vari tipi di acciaio inossidabile utilizzando un magnete. A tal fine, è necessario avvicinare un magnete al pezzo. Se viene attratto da un magnete, si tratta di acciaio inossidabile ferritico o martensitico.
Tenete presente che ogni acciaio inossidabile ha proprietà uniche. Ad esempio, l'acciaio inossidabile austenitico ha un elevato tenore di cromo ed è antiruggine. Al contrario, l'antiruggine dell'acciaio inossidabile ferritico è leggermente compromessa. I produttori utilizzano una caratteristica magnetica per valutare l'acciaio inossidabile. Questo li aiuta a comprenderne le caratteristiche e le tipologie.
Alla fine, i produttori scelgono il materiale adatto per i prodotti. Inoltre, alcune applicazioni coinvolgono il comportamento magnetico dell'acciaio inossidabile. Ad esempio, i componenti di sensori e sistemi elettrici utilizzano l'acciaio inossidabile. Questi prodotti utilizzano il comportamento magnetico di questo metallo. Il magnetismo gioca quindi un ruolo cruciale nell'applicazione e nell'utilizzo di questo materiale.
Fattori che influenzano il magnetismo dell'acciaio inossidabile
La natura magnetica dell'acciaio inossidabile, in un modo o nell'altro, è legata a molti altri fattori. Queste sfaccettature possono influenzare le proprietà magnetiche di tutti i tipi. Ecco un elenco dei principali fattori che influenzano il magnetismo dell'acciaio inossidabile:
- Composizione
- Saldatura e fabbricazione
- Processo di riscaldamento e raffreddamento
- Disposizione atomica (microstruttura)
- La presenza di elettroni spaiati negli orbitali
Se l'acciaio inossidabile ha un elevato contenuto di nichel, sarà amagnetico. Allo stesso modo, anche il riscaldamento e il raffreddamento improvviso possono alterare le proprietà magnetiche. La disposizione degli atomi e gli spin degli elettroni sono i fattori fondamentali. I metalli con una struttura organizzata di atomi saranno amagnetici e viceversa.
Domande frequenti
I magneti si attaccano al vero acciaio inossidabile?
Dipende dal tipo di acciaio inossidabile. I magneti non si attaccano ad alcuni tipi di acciaio inossidabile, come l'acciaio austenitico. Tuttavia, gli acciai ferritici e martensitici si attaccano ai magneti. Questi tipi di acciai sono magnetici a causa dell'impacchettamento degli elettroni.
Qual è l'acciaio inossidabile più magnetico?
L'acciaio inossidabile ferritico è considerato il più magnetico grazie ai suoi atomi centrati sul corpo. Inoltre, la perdita di impacchettamento degli atomi favorisce ulteriormente il loro magnetismo. Ne sono un esempio gli acciai inossidabili dei gradi 430 e 409.
Come si identifica l'acciaio inossidabile a casa?
Identificare l'acciaio inossidabile è facile. Si può fare avvicinando un magnete al pezzo di metallo. Se il pezzo si muove verso il magnete e vi si attacca, si tratta di acciaio inossidabile ferritico o martensitico. Se non si attacca, si tratta di acciaio inossidabile austenitico.
Conclusione
L'acciaio inossidabile è un materiale molto conosciuto nelle industrie manifatturiere. La sua eccellente protezione dalla ruggine e la sua resistenza lo contraddistinguono. Tuttavia, il suo comportamento nei confronti dei magneti sembra confondere le persone. Non si tratta di un errore; al contrario, l'acciaio inossidabile ha molti comportamenti.
Esistono diversi tipi di acciaio inossidabile, ognuno dei quali si comporta in modo diverso. Ad esempio, l'acciaio inox austenitico non è magnetico, mentre quello ferritico lo è. Una caratteristica comune a tutti questi tipi è la resistenza alla corrosione e la forza. Questa guida copre tutto ciò che riguarda l'acciaio inossidabile.