Сталь, состоящая из мартенситных сплавов и феррита при нормальных условиях, в свободном состоянии известна как 12Cr13. Она обладает хорошими магнитными свойствами, что также относится ко всем вышеупомянутым вариантам. К магнитным сталям можно отнести состав AISI 430 (по российской классификации — 08Х17), который выделяется высоким содержанием хрома, превышающим 15%.
Магнитится ли нержавеющая сталь?
В некоторых ситуациях важно определить качество стали. Например, покупая инструменты из Китая, потребитель может сомневаться в том, выполнены ли сверла и гаечные ключи из коррозионностойкого сплава или же из другого материала, менее подходящего для долговременного использования.
Многие ошибочно полагают, что «нержавеющая сталь» — это сталь, которая абсолютно не магнитится и следовательно, должна быть проверена с использованием магнита. Это мнение является неверным, поскольку существует множество видов нержавеющей стали, обладающих магнитными свойствами.
В данной статье мы подробно рассмотрим вопрос: должна ли нержавеющая сталь обязательно быть магнитной?
Нержавеющая сталь представляет собой низкоуглеродистую сталь с добавлением таких элементов, как никель, хром, марганец и другие, которые препятствуют окислению железа. Атомы в этой структуре объединяются в молекулы, что препятствует химическим реакциям с влагой, кислородом, кислотами и щелочами.
Материалы, которые испытывают притяжение магнитом, именуются магнитными. В этот список входят различные металлы и редкоземельные минералы, которые могут демонстрировать впечатляющие магнитные свойства, иногда требующие специфических условий, таких как очень низкие температуры или наличие электрического тока. Это связано с особенностями расположения внешних электронов атомов в этих элементах; когда их магнитные моменты упорядочиваются, материал начинает вести себя как магнит.
Все вещества, в той или иной мере, взаимодействуют с магнитными полями. Однако в других металлах электроны соседних атомов могут создавать силы в различных направлениях: некоторые отталкиваются, другие притягиваются, в результате чего балансовая сила оказывается незначительной. Магнитная восприимчивость вещества обозначается символом 3DE — в зависимости от его значений происходит классификация.
Должна ли нержавеющая сталь быть магнитной? Этот вопрос остается актуальным. При добавлении легирующих элементов в сплав образуются карбиды, соединения с железом и интерметаллические включения. Тем не менее, даже если отдельные элементы обладают магнитными свойствами, это не всегда будет верно для таких сплавов. В области магнетизма постоянно происходят новые открытия: например, известно, что под давлением железо может потерять магнитные свойства, но в то же время добавление никеля может восстановить эту притягательность.
Нержавеющие стали, которые не магнитятся
Сила магнитных свойств стали зависит не только от ее качества, но и от ее кристаллической решетки, образованной легирующими элементами. Использование сплавов на основе хрома и никеля, а также сочетания хрома и марганца-никеля, делает железо немагнитным.
Следующие классы стали не реагируют на магнитное притяжение:
Аустенитные стали
Это растворы, в которых углерод находится внутри элементов железа, заменяясь легирующими компонентами. Углеродистые стали могут достигнуть данного состояния только при высоких температурах. Наличие высокого содержания хрома и никеля позволяет аустенитам оставаться в этом состоянии при обычных температурах. Наиболее распространенные аустенитные марки — AISI 304 и AISI 316, которые используются в производстве посуды и сантехнической фурнитуры. Ими также создаются высокоточные корпуса приборов и панелей, благодаря их нечувствительности к магнитным воздействиям.
Аустенитно-ферритные стали
Эти двойные кластеры связывают стойкость к межкристаллитной коррозии с ферритной прочностью. Если содержание марганца превышает 9%, металл становится немагнитным. Наиболее известные марки такие как AISI 201 и AISI 202 разрабатывались как более бюджетные альтернативы дорогим аустенитам. Низкое содержание никеля в этих сплавах отражается на стоимости, при этом их улучшенные прочностные характеристики способствуют созданию более легких компонентов. В России есть специальные сплавы для транспортировки минеральных удобрений — EI67 (03X22H6M2) и Avesta2205 для производства цистерн, используемых для хранения серной и фосфорной кислот.
Эти нержавеющие стали могут быть легко проверены с помощью магнита — они не реагируют на него, что позволяет потребителю быть уверенным в их качестве. Тем не менее, что касается ножей из нержавеющей стали, которые используют магнитные ножны? Это также вызывает дополнительные вопросы о магнитных свойствах.
Нержавеющие стали, которые магнитятся
В некоторых ситуациях железо в сплаве имеет магнитные свойства, что может вводить в заблуждение при использовании стандартного теста. Однако это не должно вызывать сомнений в качестве самого продукта.
Классификация сталей, обладающих промежуточными магнитными свойствами, включает два класса:
Ферритные стали
Эти хромовые сплавы, как правило, не содержат никеля, который способствует превращению структуры в аустенит. Ферритные стали — это недорогие ресурсы, однако они также подвержены межкристаллитной коррозии. Для повышения устойчивости к агрессивным веществам в них добавляются марганец, кремний и другие элементы. Все марки AISI 400 являются фарромагнитными.
Мартенситные стали
Этот тип сплавов подвергается процессу мартенситного превращения при закалке аустенитной стали. Несмотря на сохранение состава, кристаллы становятся упорядоченными, придавая сплаву прочность и способность к восстановлению при малых деформациях. Возможности таких материалов пока слабо изучены, но хромоникелевые сплавы могут стать ферромагнитными при определенных условиях, что усилится благодаря добавкам вольфрама и молибдена. Эти сплавы редко встречаются в открытом доступе, но они особенно востребованы для медицинских инструментов, роторных устройств и других единиц производственного оборудования.
Ферритно-мартенситные стали
В их микроструктуре представлены как мартенситные (не менее 15%), так и ферритные фазы. В повседневной практике наиболее часто используется марка AISI 430.
Магнитные свойства нержавеющей стали могут не иметь практического значения, однако они могут ограничивать ее применение вблизи высокоточнительных приборов и в случаях, где используются электромагнитные поля, такие как компьютеры, электроинструменты и нефтеперерабатывающее оборудование. Но тем не менее, не следует недооценивать возможности. Магниты могут оказаться полезными для удержания в порядке арматуры из нержавеющей стали или для плотного закрытия садовых москитных сеток.
Что такое антикоррозионная сталь?
Сталь, которая не ржавеет в процессе эксплуатации, в большинстве случаев называется нержавеющей. Она состоит из сплава железа с углеродом, а также различных легирующих компонентов, таких как никель, хром, ниобий и титан. Каждый из этих компонентов по-разному влияет на свойства сплава, влияя на его твердость, прочность, вязкость, пластичность и коррозионную стойкость. Особенно важно учитывать коррозионную стойкость, которая зависит от содержания хрома в стали.
Чем больше хрома в сплаве, тем меньшую склонность к коррозии он проявляет. Поэтому все нержавеющие стали содержат не менее 10,5% хрома. Этот металл обладает уникальной способностью образовывать на поверхности изделия оксидный слой, который образуется в результате взаимодействия с кислородом и защищает сплав от реакции с агрессивными средами. Если этот защитный слой повреждается, восстанавливается он снова спустя некоторое время под воздействием кислорода.
Классификация нержавеющей стали
Но действительно ли нержавеющая сталь обладает магнитными свойствами? В зависимости от составных химических элементов и внутренней структуры она может быть как магнитной, так и немагнитной и делится на следующие типы:
- Ферритные – имеют более 20% хрома, устойчивы к агрессивным веществам, обладают магнитными свойствами, разумны по цене и имеют широкое применение в самых разных сферах.
- Аустенитные – не подвержены коррозии, содержат значительное количество никеля и хрома, отличающиеся высоким уровнем гибкости и прочности. Легко свариваются и относятся к немагнитным сплавам.
- Мартенситные – антикоррозионные сплавы, которые могут переносить высокие температуры, не выделяют вредных паров и обладают высокой износостойкостью и прочностью.
- Комбинированные – специальные нержавеющие стали, которые смешивают свойства всех перечисленных выше групп. Такие стали производятся по индивидуальным запросам клиентов, и большим спросом пользуются аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные сплавы.
Важно отметить, что наличие магнитных свойств стали не оказывает влияния на ее коррозионные характеристики.
Магнитные свойства материалов
Все материалы можно классифицировать на различные категории в зависимости от их магнитных свойств:
- Паромагнитики – такие как олово, платина и алюминий, могут усиливать внешнее магнитное поле за счет создания совпадающих молекулярных токов.
- Диамагнитики – например, медь, серебро, и цинк способны ослабить внешнее магнитное поле благодаря их внутреннему полю.
- Ферромагнитики – к ним относятся железо, кобальт и никель, которые значительно усиливают намагничивание даже при малом уровне внешних магнитных воздействий.
Почему же нержавеющая сталь может быть магнитной? Это объясняется тем, что магнитное поле снаружи усиливается внутренним магнитным полем. Накамеченность будет тем заметнее, чем больше взаимное усиление этих полей. Факторы, определяющие магнитные свойства нержавеющей стали, зависят от содержания и доли легирующих элементов, что приводит к разнообразным особенностями каждого конкретного сплава.
