У первинному, відпаленому стані,316 нержавіюча стальє не-магнітним; однак він може стати слабко магнітним після механічної обробки або зварювання.
Нержавіючу сталь 316 технічно класифікують як не-магнітний матеріал через її аустенітну кристалічну структуру, але вона може проявляти магнітні властивості через «деформаційне-індуковане мартенситне перетворення» під час холодної обробки або утворення дельта-фериту під час зварювання.
Основи магнетизму в металах
Щоб зрозуміти, чому нержавіюча сталь 316 поводиться так, ми повинні спочатку зрозуміти магнетизм у металах. Магнетизм виникає внаслідок вирівнювання спінів електронів і орбітальних рухів всередині атомів. У феромагнітних матеріалах, таких як чавун або вуглецева сталь, магнітні домени-області, де спіни вирівнюються-дозволяють матеріалу сильно притягуватися до магнітів і зберігати магнетизм.
Навпаки, парамагнітні матеріали мають неспарені електрони, які слабко вирівнюються із зовнішнім магнітним полем, але не зберігають магнетизм після видалення поля. Діамагнітні матеріали, як і мідь, слабо відштовхують магнітні поля. Залежно від легуючих елементів і мікроструктури нержавіючі сталі поділяються на різні категорії: феритні та мартенситні сорти є магнітними, а аустенітні, зокрема 316, зазвичай не-магнітні або парамагнітні.
Нержавіюча сталь 316, також відома як AISI 316 або UNS S31600, є аустенітною маркою. До його складу входять 16-18% хрому, 10-14% нікелю, 2-3% молібдену та низький вміст вуглецю. Високий вміст нікелю стабілізує фазу аустеніту, яка має гранецентровану кубічну (ГЦК) кристалічну структуру. У цій FCC решітці розташування атомів запобігає утворенню великих магнітних доменів, роблячи матеріал немагнітним за кімнатної температури.
Чому нержавіюча сталь 316 є не-магнітною у своїй стандартній формі?
У стані відпалу, -коли сталь нагрівається до високих температур, а потім повільно охолоджується-мікроструктура 316 є повністю аустенітною. Відпал знімає внутрішні напруги та сприяє стабільній фазі FCC. У цей момент 316 не виявляє феромагнітної поведінки; він не буде прилипати до магніту, а його магнітна проникність дуже низька, зазвичай близько 1,005-1,02, близька до проникності повітря.
Ця не-магнітна властивість є ключовою перевагою. У сферах застосування, де слід уникати магнітних перешкод, наприклад, апаратах МРТ, електронних корпусах або харчовому обладнанні, 316 перевершує магнітні сталі. Додавання молібдену підвищує корозійну стійкість у хлоридних середовищах, що робить його ідеальним для морського обладнання чи хімічних резервуарів без шкоди для його не-магнітної природи.
Наша фабрика виробляє нержавіючу сталь 316 із точним процесом відпалу, щоб забезпечити стабільні не-магнітні характеристики, підтверджені суворими випробуваннями.
Тут варто відзначити парамагнетизм. Навіть не-магнітні аустенітні сталі, такі як 316, є злегка парамагнітними, тобто їх можуть слабко притягувати дуже сильні магніти, наприклад рідкоземельні-. Це пов’язано з випадковим вирівнюванням спінів електронів, які тимчасово орієнтуються в магнітному полі. Однак цей ефект незначний у повсякденному використанні і не робить матеріал «магнітним» у здоровому розумінні.
Чому сталь 316 все ще може бути магнітною?
Якщо теорія каже, що він не-магнітний, чому ми часто бачимо 316 болтів або механічно оброблених частин, які виявляють магнітну силу? Існує три основні промислові причини:
1. Холодна обробка (деформація-індукованого мартенситу)
Це найчастіша причина. Коли нержавіюча сталь 316 піддається механічному навантаженню при кімнатній температурі-такому як холодна прокатка, глибоке витягування, витягування дроту чи згинання-кристалічна решітка фізично спотворюється.
Якщо деформація досить сильна, частина аустеніту перетворюється на мартенсит. На відміну від аустеніту мартенсит магнітний. Таким чином, аркуш 316 може бути не-магнітним у центрі, але краї, де його було розрізано, або кути, де він був зігнутий, можуть виявляти магнітну реакцію.
2. Процес зварювання (дельта-ферит)
Коли ми зварюємо нержавіючу сталь 316, присадки та основний метал плавляться та твердіють. Щоб запобігти «гарячому розтріскуванню» під час охолодження, зварювальні витратні матеріали навмисно розроблені для утворення невеликої кількості дельта-фериту (зазвичай 3–8%) у зварювальній ванні.
Дельта-ферит є магнітною фазою. Отже, абсолютно не{1}}магнітна пластина 316 майже завжди демонструватиме магнітну «гарячу точку» на зварному шві. Це не є ознакою поганої якості; це ознака структурно здорового зварного шва.
3. Лиття проти кованих виробів
Лита нержавіюча сталь 316 (часто позначається як CF8M) часто має дещо іншу мікроструктуру, ніж кована 316 (листи/бруски). Виливки часто містять невеликий відсоток фериту для покращення литтєвої здатності та запобігання розтріскування, що часто призводить до помітного магнітного тяжіння, якого немає в кованих або катаних версіях того самого сплаву.
Висновок
Підводячи підсумок, хоча нержавіюча сталь 316 за своєю суттю не є-магнітною, вона не є "магніто{2}}стійкою". Магнетизм у 316 є показником історії обробки матеріалу, а не його хімічної чистоти. Магнітний відгук зазвичай вказує на те, що матеріал було зміцнено холодною роботою або стабілізовано спеціальними методами зварювання.
