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百科小知识:不锈钢为什么也带磁性?

浏览次数: 日期:2017年11月15日 15:11

不锈钢为什么也会带磁?人们常以为磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣和真伪,不吸无磁,认为是好的,货真价实;吸者有磁性,则认为是冒牌假货。

  其实,这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。

  不锈钢的种类繁多,常温下按组织结构可分为几类:1.奥氏体型:304、321、316、310等;2.马氏体或铁素体型:如430、420、410等;奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体是有磁性的。通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁或弱磁的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性。但这不能认为是冒牌或不合格,这是什么原因呢?

  上面提到奥氏体是无磁或弱磁性,而马氏体或铁素体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样,304不锈钢中就会带有微弱的磁性。另外,304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性也越大。如同一批号的钢带,生产Φ76管,无明显磁感,生产Φ9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些,生产方矩形管因变形量比圆管大,特别是折角部分,变形更激烈磁性更明显。

  要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性,可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织,从而消去磁性。特别要提出的是,因上面原因造成的304不锈钢的磁性,与其他材质的不锈钢,如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的,也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。这就告诉我们,如果不锈钢带弱磁性或完全不带磁性,应判别为304或316材质;如果与碳钢的磁性一样,显示出强磁性,因判别为不是304材质.

  由于近期镍价持续高位,304等Ni系不锈钢生产成本高昂,因此具备优良耐腐蚀性能与极具诱惑力的价格于一身的400系不锈钢产品的推广显得日趋迫切。国内外各大不锈钢厂为了降低下游客户的生产成本,提高终端产品的市场竞争力,加大了无镍或低镍不锈钢材料的研发及推广力度。遗憾的是, 400系不锈钢与生俱来的磁性让许多用户望而却步。

  在现实生活中,大多数人都认为不锈钢是没有磁性的,并借助磁铁来鉴别不锈钢,这种方法很不科学。首先锌合金、铜合金一般都可以仿不锈钢的外观颜色,也没有磁性,容易误认为是不锈钢;而即使是我们目前最常使用的304钢种,在经过冷加工后,也会出现不同程度的磁性。所以不能只凭一块磁铁来判断不锈钢的真伪。

  那么不锈钢的磁性究竟是怎么来的?

  根据材料物理学的研究,金属的磁性来源于电子自旋的结构,电子自旋属于量子机械性能,既可以“向上”,也可以“向下”。在铁磁性金属中,电子会自动按照同一方向进行旋转,而反铁磁性金属材料中,一些电子按照规则的模式进行,而相邻电子则朝着相反方向或反平行自旋,但对于三角形晶格中的电子来说,由于每个三角形中的两个电子都必须按照相同方向自旋,因此自旋结构已经不存在。

  通常来说,奥氏体不锈钢(以304为代表)是无磁性的,但是也可能带有弱磁性,而铁素体(主要有430、409L、439和445NF等)和马氏体(以410为代表)一般都是带有磁性的。

  不锈钢里面有一些钢种(如304等)分类为“无磁性不锈钢”的是指其磁性指标低于某个值而已,也就是说,一般不锈钢都或多或少带有一定的磁性。

  此外,上面提到奥氏体是无磁或者弱磁性,而铁素体和马氏体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥氏体304不锈钢中出现少量的马氏体或铁素体组织,这样304不锈钢中就会出现弱磁性。另外,304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形越大,马氏体转化越多,磁性也会越强。想要完全消除304不锈钢的磁性,可以通过高温固溶处理恢复稳定奥氏体组织,从而消除磁性。

  因此材料的磁性是由分子排布是否规则及电子自旋的同向性决定的,我们认为是材料的物理性能,而材料的耐腐蚀性能则是由材料的化学成分决定的,是材料的化学性能,与材料是否有磁性无关。

  从不锈钢发展前景来看,400系代替300系可谓大势所趋。而200系材料由于废钢回收面临着诸多困难,系非环保不锈钢,如果加大该钢种的使用,不利于整个不锈钢行业的可持续发展,所以现在很多有深谋远虑的大型企业都向200系说不,而将眼光投向了更具有发展潜力的400系不锈钢。

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