Магнитится ли нержавеющая сталь? У этого вопроса много ответов, как и у этого материала много видов. Возможно, вы слышали, что нержавеющая сталь магнитится из-за наличия в ней меди. Это и правильно, и неправильно одновременно. Запутались? Уверены, что да!
Вот почему этот вопрос требует поясняющего ответа. Нержавеющая сталь проявляет как магнитное, так и немагнитное поведение в зависимости от ее типа. На ее магнетизм влияют два основных фактора. Давайте разберемся в этом материале и его магнитных свойствах.
Обзор нержавеющей стали и магнетизма
Нержавеющая сталь - это не один элемент, а сплав различных металлов. Это хром, железо, углерод, никель и магний. Наличие хрома делает ее устойчивой к ржавчине. Небольшая доля углерода достаточно хороша, чтобы сделать ее твердой. Это один из наиболее широко используемых металлов благодаря его способности бороться с ржавчиной.
Она содержит более 10,5% хрома, что выгодно отличает ее от других. Некоторые виды нержавеющей стали содержат еще большее количество хрома. Когда нержавеющая сталь контактирует с кислородом, хром образует оксидный слой. Этот слой удобен, так как защищает ее от ржавчины. Давайте сделаем краткий обзор магнетизма.
Вы когда-нибудь видели, как металлический предмет прилипает к магниту? Это происходит из-за магнетизма. Главные виновники - спин электронов и расположение атомов в металле. Как вы знаете, электроны имеют спин. В металлах много электронов, которые вращаются вокруг ядра. Спин отдельных электронов объединяется и создает значительный магнетизм.
Если расположение атомов не поддерживает это вращение, то магнетизма не существует. Различные виды нержавеющей стали отличаются друг от друга. Они имеют различное расположение атомов, например FFC, BCC и так далее. В следующем разделе мы обсудим магнитное поведение этого материала.
Магнитится ли нержавеющая сталь?
И да, и нет! Существуют различные виды нержавеющей стали. Каждый из них различается по степени магнетизма. Например, ферритная и мартенситная нержавеющая сталь проявляют магнетизм. С другой стороны, аустенитная нержавеющая сталь не проявляет магнитных свойств. Это объясняется различиями в их атомном строении.
Как я уже говорил, расположение атомов имеет решающее значение для магнетизма. Каждый металл состоит из множества атомов. Каждый атом состоит из электронов, которые вращаются вокруг ядра. Каждый электрон имеет свой спин (который создает небольшое магнитное поле). Поскольку в атомах много электронов, их коллективный спин оказывает значительное влияние.
Это коллективное вращение электрона порождает магнетизм. Однако расположение атомов служит препятствием. Некоторые виды нержавеющей стали имеют очень упорядоченную структуру атомов. Атомы в таких типах тесно упакованы друг с другом. Поэтому они не поддерживают и не отменяют коллективный спин электронов.
В результате магнетизм не возникает. Примером может служить аустенитная нержавеющая сталь. С другой стороны, некоторые виды нержавеющей стали не имеют организованной структуры атомов. Они слабо удерживаются вместе. Таким образом, они поддерживают спин и не меняют его направление. В результате спин электрона порождает магнетизм.
Ферритная нержавеющая сталь - пример магнитного поведения. Помните, что атомы металла расположены в определенной геометрии, называемой кристаллом. Эти кристаллы определяют, является ли металл магнитным или немагнитным. Металл с очень упорядоченными атомами будет немагнитным, и наоборот.
Виды нержавеющей стали и их магнетизм
Я не оставлю вас без объяснения того, что такое нержавеющий магнетизм. Некоторые виды нержавеющей стали ведут себя по-разному вблизи магнита. Давайте перейдем к обсуждению этих типов и их магнитных характеристик.
1- Аустенитная нержавеющая сталь
Эта нержавеющая сталь известна своей коррозионной стойкостью. В ней очень много хрома и других легирующих элементов. Поэтому во влажных условиях она легко превращается в оксид хрома, предотвращающий появление ржавчины. Кроме того, эта нержавеющая сталь немагнитна. Но возникает вопрос: ПОЧЕМУ?
Нержавеющая сталь этой категории имеет структуру атомов FCC (Face Centered Cubic). Атомы тесно прилегают друг к другу и очень хорошо организованы. Поэтому они могут легко аннулировать спин или магнитное поле, создаваемое их электронами. В результате магнетизм отсутствует. Когда такой сплав находится рядом с магнитом, он не проявляет никакого движения. В качестве примера можно привести нержавеющую сталь 304 и 316.
2- Ферритная нержавеющая сталь
Этот тип нержавеющей стали недорог. Она менее устойчива к коррозии, чем аустенитная сталь. Эти металлы магнитные и могут прилипать к близлежащим магнитам. Причина в том, что они имеют кристалл BCC (Body Centered Cubic) или расположение атомов.
В таких металлах электроны вращаются, и небольшие магнитные поля не гасятся. Атомы удерживаются слабо. Поэтому магнитное поле, создаваемое вращением электронов, удается выровнять. В результате такой металл становится магнитным. Он прилипает к магниту. Примером может служить нержавеющая сталь марок 430 и 409.
3- Мартенситная нержавеющая сталь
Этот металл содержит большое количество углерода, а также железо, хром и никель. Благодаря этому он очень твердый. Однако, в отличие от аустенитной нержавеющей стали, он магнитный. Ее свойства схожи с теми, которые проявляют магнетизм. Интересно, что ее атомное строение похоже на ферритную нержавеющую сталь.
Вы можете задаться вопросом, относятся ли они к категории ферритных нержавеющих сталей. Но это не так, поскольку у них есть своя уникальная категория. При мгновенном охлаждении их электронная структура нарушается. Так, их кристалл превращается из BCC в BCT, то есть в тригональный с телесным центром. Расположение атомов в них не отменяет коллективного спина электронов.
В результате спин этих электронов выравнивается, что приводит к возникновению значительного магнитного поля. Таким образом, металл становится магнитным. Вопрос в том, как они охлаждаются, чтобы изменить свою структуру? Нержавеющая сталь твердая и подвергается нагреву. Во время нагрева производитель стали немедленно подвергает их охлаждению. В результате их структура нарушается.
Дополнительная точка: Такое резкое охлаждение в процессе нагрева называется закалкой. Это превращение из очень высокой температуры в низкую является критическим. Оно приводит к нарушению структуры этих металлов. Примерами таких металлов являются 410 и 420.
4- Дуплексная нержавеющая сталь
Это уникальный тип нержавеющей стали, имеющий другую атомную структуру. Ее характеристики представляют собой смесь аустенитной и ферритной нержавеющих сталей. Причина в том, что микроструктура ее атомов имеет как FCC, так и BCC кристаллическое расположение. Некоторые атомы сосредоточены в кубической структуре. Эта фаза препятствует проявлению магнитных свойств этих металлов.
Однако некоторые из их атомных частей имеют кубоцентрированную кубическую структуру. Таким образом, эта часть, как и в ферритах, поддерживает магнитное поведение. Спин электронов может выравниваться, создавая магнитную природу металла. Эти виды нержавеющей стали получаются в процессе нагревания.
Вы думаете об их механических свойствах? Они схожи с аустенитной и ферритной нержавеющей сталью. Они прочны, устойчивы к коррозии и усталости. Кроме того, их цена не слишком высока, что является большим плюсом. Производители выпускают эти металлы под конкретные требования в своих проектах. В качестве примера можно привести марки 2205 и 2507.
5 - Нержавеющая сталь с предварительной закалкой
Эти нержавеющие стали похожи на мартенситные типы. Но есть один ключевой аспект, который необходимо понять. Эти стали производятся путем нагрева и последующего охлаждения. Таким образом, их микроструктура изменяется от БЦК до БЦТ в результате нагрева и охлаждения. Переход от БЦК к БЦТ аналогичен переходу мартенситной нержавеющей стали. Что касается их магнетизма, то они являются магнитными. Если поместить их рядом с магнитом, они демонстрируют некоторое движение притяжения.
Почему магнетизм важен для нержавеющей стали?
Магнитные свойства нержавеющей стали полезны во многих отношениях. Во-первых, это свойство отлично подходит для идентификации различных материалов. Вы можете определить различные типы нержавеющей стали с помощью магнита. Для этого нужно поднести магнит к изделию. Если он притянется к магниту, то это будет ферритная или мартенситная нержавеющая сталь.
Помните, что каждая нержавеющая сталь обладает своими уникальными свойствами. Например, аустенитная нержавеющая сталь имеет высокое содержание хрома и устойчива к ржавчине. С другой стороны, защита от ржавчины ферритной нержавеющей стали несколько снижена. Производители используют магнитную функцию, чтобы оценить нержавеющую сталь. Это поможет им понять его характеристики и типы.
В итоге производители выбирают подходящий материал для изделий. Кроме того, некоторые области применения предполагают использование магнитных свойств нержавеющей стали. Например, в компонентах датчиков и электрических систем используется нержавеющая сталь. В этих изделиях используется магнитное свойство этого металла. Таким образом, магнетизм играет важную роль в применении и удобстве использования этого материала.
Факторы, влияющие на магнетизм нержавеющей стали
Магнитная природа нержавеющей стали, так или иначе, связана со многими другими факторами. Эти факторы могут влиять на магнитные свойства всех видов. Вот список основных факторов, влияющих на магнитные свойства нержавеющей стали:
- Состав
- Сварка и изготовление
- Процесс нагревания и охлаждения
- Атомное расположение (микроструктура)
- Наличие неспаренных электронов на орбитали
Если в нержавеющей стали высокое содержание никеля, она будет немагнитной. Нагрев и резкое охлаждение также могут изменить магнитные свойства. Расположение атомов и спин электронов являются наиболее фундаментальными факторами. Металл с упорядоченной структурой атомов будет немагнитным, и наоборот.
Часто задаваемые вопросы
Прилипают ли магниты к настоящей нержавеющей стали?
Это зависит от типа нержавеющей стали. Магниты не прилипают к некоторым видам нержавеющей стали, например аустенитной. Однако ферритные и мартенситные стали прилипают к магнитам. Эти виды стали магнитятся благодаря неплотной упаковке электронов.
Какая нержавеющая сталь наиболее магнитна?
Ферритная нержавеющая сталь считается самой магнитной благодаря центрированным по телу атомам. Кроме того, потеря упаковки атомов еще больше усиливает их магнетизм. В качестве примера можно привести нержавеющую сталь марок 430 и 409.
Как определить нержавеющую сталь в домашних условиях?
Определить нержавеющую сталь очень просто. Для этого нужно поднести магнит к металлическому изделию. Если деталь движется к магниту и прилипает к нему, это ферритная или мартенситная нержавеющая сталь. Если он не прилипает, то это аустенитная нержавеющая сталь.
Заключение
Нержавеющая сталь - хорошо известный материал в обрабатывающей промышленности. Ее превосходная защита от ржавчины и прочность выделяют ее среди других материалов. Однако ее поведение по отношению к магнитам, похоже, сбивает людей с толку. В этом нет никакой ошибки; напротив, у нержавеющей стали много вариантов поведения.
Существуют различные типы нержавеющей стали, и каждый из них ведет себя по-разному. Например, аустенитная нержавеющая сталь не магнитится, а ферритная - магнитится. Общим для всех этих типов является коррозионная стойкость и прочность. Это руководство охватывает все, что связано с нержавеющей сталью.