Магнитится ли нержавейка

Крепёжные изделия из нержавеющей стали признаны необходимыми для тех, кто ценит долговечность и абсолютную надёжность. Однако, если немного разобраться в этом вопросе, то станет заметным поразительный парадокс. Многие люди полагают, что нержавеющая сталь не должна обладать магнитными свойствами, но на самом деле ситуация гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. Я сам убедился в этом, и поэтому хочу поделиться своим опытом и тем, что я узнал по данной теме.

Почему нержавеющая сталь магнитится?

16.12.2023 Существует широкое убеждение о том, что качественная нержавеющая сталь не имеет магнитных свойств. В большинстве случаев мы можем заметить, что магнитная проницаемость этого материала действительно сопоставима с проницаемостью вакуума. Тем не менее, после определенных технологических процессов, такие изделия из нержавеющей стали могут начать магнититься. Магнитные свойства нержавеющей стали определяются её химическим составом и фазовой структурой. Под термином «нержавеющая сталь» подразумеваются различные виды сплавов, включающих феррит, мартенсит или аустенит, а также их комбинации. Именно эти составные части и определяют свойства стали, включая степень её магнитной активности.

• Аустенитные стали. Наиболее известный пример — это сталь марки AISI 304 (например, ART 9150VP517ART 9103), которая используется для создания оборудования в пищевой промышленности, для хранения жидкостей, а также для изготовления посуды и холодильного оборудования. Эта сталь отличается высокой устойчивостью к коррозии и воздействию агрессивных сред, что делает её весьма распространённой в самых разных отраслях.
• Аустенитно-ферритные стали. Эти сплавы содержат хром, никель и могут включать легирующие элементы, такие как титан, молибден, медь или ниобий. Они характеризуются высокой прочностью и устойчивостью к коррозионному растрескиванию, что делает их идеальными для применения в строительстве и производстве сложных механизмов.

Если вам нужно купить болты, гайки и другие крепёжные изделия, обязательно посетите наш каталог — https://krep-shop.ru/katalog/

Магнитные виды нержавеющей стали

Магнитные свойства нержавеющих сталей обусловлены наличием в их составе ферромагнитных фаз — мартенсита и феррита. Это означает, что эти материалы могут притягиваться к магнитам так же, как обычная углеродистая сталь, и при этом сохранять свою коррозионную стойкость. К магнитным видам нержавеющей стали относятся хромистые и хромоникелевые сплавы следующих категорий:

• Мартенситные стали. Эти стали получают высокую прочность после термической обработки и используют для производства столовых приборов, абразивов и в машиностроении. Например, сталь марки 20Х13, 30Х13 и 40Х13 внедряются в изготовление инструментов и деталей, которые подвергаются значительным нагрузкам. Сталь марки 20Х17Н2, помимо этого, славится высокой коррозионной стойкостью и применяется в условиях повышенной влажности.
• Ферритные стали. Эти сплавы содержат меньше углерода по сравнению с мартенситными и обладают большей лёгкостью в обработке. Хорошим примером является сталь AISI 430, имеющая магнитные свойства и широко используемая в пищевой промышленности для производства оборудования.

От чего зависят магнитные свойства металлов

Существует несколько факторов, которые влияют на магнитные характеристики материалов:

• Намагниченность зависит от структуры кристаллической решётки металлов. У самых магнитных материалов, т.е. ферромагнетиков, кристаллическая решётка имеет кубическую форму. Если эта структура нарушается, магнитные свойства снижаются.
• Наличие примесей в стали. Если в совершенно немагнитный расплав добавить достаточное количество магнитных примесей, то полученный материал может начать реагировать на магнитное поле.
• Температура. Для каждого материала есть определённая температура, при которой он теряет свои магнитные свойства, это называется точкой Кюри. Это происходит из-за теплового движения атомов внутри металла. Существует также точка Нееля, при которой происходит фазовый переход из ферромагнетика в парамагнетик.

Понимая факторы, влияющие на магнитные свойства металлов, обратим внимание на нержавеющие стали. У многих из них есть различия в химическом составе, так как в них могут быть использованы разные легирующие добавки — часть из которых обладает магнитными свойствами, например, никель. Также у сплавов разная атомная структура в кристаллической решётке. Кроме того, практически все заготовки из нержавейки прошли термическую обработку, которая может изменить их магнитные характеристики.

Таким образом, все металлы, включая нержавеющие стали, можно подразделить на:

• Антиферромагнетики или диамагнетики. Их магнитная восприимчивость равна нулю. В кристаллической решетке магнитные атомы ориентированы друг против друга, в результате чего они не поддаются магнитному притяжению. Примерами таких металлов служат цинк и золото.
• Парамагнетики. В их структуре магнитные атомы ориентированы хаотично. Некоторые притягиваются к магнитному полю. Однако это притяжение достаточно слабое. Примеры: марганец и чистый алюминий.
• Ферромагнетики. В их кристаллической решётке атомы ориентированы в сторону магнитного поля, что обеспечивает хорошее притяжение. Классические примеры ферромагнетиков — это железо и кобальт.

Какие марки нержавеющей стали магнитятся, а какие – нет

Нержавеющая сталь делится на классы, каждый из которых содержит определённые марки. Классы нержавеющей стали различаются, прежде всего, структурой кристаллической решётки. Это означает, что в них находится различное количество атомов, ориентированных против магнитного поля. Рассмотрим, какие классы и марки нержавеющей стали обладают магнитными свойствами.

Аустенитная сталь – не магнитится

В процессе высокотемпературной модификации железо соединяется с атомами углерода, который сам по себе не обладает магнитными свойствами. В то же время легирование железа осуществляется за счёт хрома и никеля. Образованная при этом кубическая решётка не только исключает магнетизм, но и обеспечивает высокую прочность и устойчивость к температурным перепадам.

Аустенитная сталь считается самой прочной из-за мелкой зернистости и своей пластичности. Основной её недостаток заключается в более высоких затратах по сравнению с другими классами нержавеющей стали из-за дороговизны легирующих добавок. Тем не менее, аустенит стал крайне популярен и используется повсюду: от лёгкой и пищевой промышленности до горнодобывающего сектора и машиностроения. Именно поэтому существует миф о том, что вся нержавеющая сталь является немагнитной, потому что большинство людей сталкиваются именно с аустенитом.

Марки аустенитной нержавеющей стали, не обладающие магнитными свойствами:

Аустенитно-ферритная сталь – не магнитится

Помимо структуры кристаллической решётки, за отсутствием магнитных свойств аустенитно-ферритных сталей также стоит высокое содержание марганца — до 9%. Наиболее распространенной маркой является AISI 201, которая была создана как более недорогая альтернатива высококачественному аустениту благодаря меньшему содержанию дорогостоящего никеля. Российский сплав 03Х22Н6М2 также относится к этой группе. Кроме своей немагнитности, аустенитно-ферритные стали характеризуются прочностью и относительно небольшим весом.

Ферритная сталь – магнитится

Никель отвечает за превращение стали в прочный аустенит. В ферритных сталях никель отсутствует, но есть повышенное содержание хрома и углерода, а также небольшое количество марганца и кремния, что придаёт они коррозионную стойкость. Ферритная структура является парамагнитной. Это значит, что магнитные свойства присутствуют, но в меньшей степени, чем в чистом железе или мартенситах. В отличие от других классов, ферритная сталь обладает меньшей прочностью и твердостью, что, с одной стороны, делает её дешевле. К числу распространённых марок относится AISI 430.

Мартенситная сталь – хорошо магнитится

При остывании нагретой аустенитной стали в водной среде её структура трансформируется в мартенсит. При этом структура сохраняет тот же состав, но кристаллическая решётка становится более упорядоченной: атомы нацелены на магнитное поле. В процессе мартенситного превращения в сплав добавляются молибден и вольфрам, а также большое количество углерода, что усиливает магнитные свойства металла. Эта сталь относится к категории ферромагнетиков.

Марки мартенситной стали, как правило, применяются в промышленных целях, например: в химической промышленности, для создания медицинских инструментов, роторов и других изделий. Такой материал характеризуется высокой твёрдостью. Примеры марок: AISI 420, 40Х13, 30Х13. Редко используются в быту.

Также к магнитным материалам относятся сплавы, находящиеся в промежуточном состоянии — мартенситно-ферритные стали.

Нержавеющие стали, которые магнитятся

В определённых случаях железо в составе сплава может проявлять магнитные свойства, и проверка с помощью народных методов только введёт в заблуждение. Тогда сомнения в качестве изделий будут абсолютно необоснованными.

К ферромагнетикам относятся два класса стали и их промежуточные варианты:

Ферриты

В хромистых сплавах отсутствует никель, который трансформирует структуру в аустенит. Эти сплавы с одной стороны являются недорогими материалами, но с другой стороны, подвержены межкристаллической коррозии. Для повышения их устойчивости к агрессивным средам в состав вводят марганец, кремний и другие элементы. Все марки 400-й серии AISI относятся к классу ферритов.

Мартенситы

Мартенситное превращение происходит при отпуске аустенитной стали. Состав сплава остаётся прежним, но кристаллы приобретают упорядоченную структуру, а сам сплав обретает высокую прочность и способность к самовосстановлению при незначительных деформациях. Свойства этого состояния ещё недостаточно изучены, однако хромоникелевый сплав становится ферромагнитным при специфических условиях. Увеличивает вероятность превращения добавление вольфрама и молибдена. Простой потребитель редко сталкивается с подобным материалом, так как он часто используется для изготовления хирургических инструментов, роторов, а также в промышленном оборудовании.

Ферритно-мартенситные стали

В структуре этих сплавов имеются фазы как мартенсита (от 15%), так и феррита. Наиболее распространённая марка — AISI 430.

Практическое значение магнитных свойств нержавеющей стали невелико; скорее, они ограничивают её применение рядом точных приборов и везде, где используется электромагнитное поле, например, в компьютерах, электроинструментах, транспортных средствах и нефтепереработке. Тем не менее, мысль изобретательных людей не знает границ: с помощью обычного магнита можно упорядочить хранение деталей из нержавеющей стали или обеспечить плотное прилегание москитных сеток на дачном участке.

Как определить нержавеющую сталь

Основное свойство нержавеющей стали — это её химическая инертность, а не магнетизм. Если следовать логике, то тестирование сплава именно по этому признаку должно занимать первостепенное место.

Наиболее простые способы проверки для выявления подделок:

• Капля медного купороса. Данный алгоритм основан на том, что железо более активно, чем медь, и вытесняет её. Так, железо реагирует с купоросом, образуя соединение: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu. В результате медь осаждается на поверхности в виде красноватого налёта.
• Хлорид натрия. Концентрированный раствор поваренной соли способен выявить сплав, который не устойчив к щелочам.

• Теплопроводность легированной стали оказывается ниже, чем у углеродистой. Это означает, что вода в таком изделии нагревается медленнее.
• Плотность должна соответствовать заявленной характеристике. Закон Архимеда о вытесняемых жидкостях подтверждает этот факт. Например, корона вытеснила меньший объём воды, чем слиток, использованный для её создания, что подтверждало, что мастер подмешал медь к золоту.

• При сварке карбиды выгорают, а в нержавеющей стали их содержится значительно меньше. Например, шлифовка болгаркой демонстрирует светлые, белые искры.

Эти методы помогут определить, из какого материала изготовлено изделие, но не помогут установить вид пищевой стали или её марку. Например, AISI 204 по виду схожа с AISI 304, но не является полноценным аналогом, так как не подходит для конструкций, используемых в морских климатических условиях. Специальные жаростойкие сплавы применяются для производства дымоходов, поскольку на них одновременно воздействуют температура и продукты горения, обладающие кислотными свойствами.

Даже если изделие относится к группе нержавеющей стали, срок его службы может быть весьма ограниченным. Оптимальным вариантом будет выбирать продукцию проверенных производителей и приобретать изделия с подтвержденными сертификатами качества.

Нержавеющая сталь // Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1974. — Т. 17: Моршин — Никиш. — С. 510. — 616 с.

Скороходов В. Н., Одесский П. Д., Рудченко А. В. Строительная сталь. – 2002.

Бородули Г. М., Мошкевич Е. И. Нержавеющая сталь // Металлургия. – 1973.

Почему магнетизм важен для нержавеющей стали

Определение магнитных свойств имеет прямое влияние на выбор необходимой марки для различных приложений.

1. Идентификация и сортировка: Магнитные свойства могут быть использованы как удобный метод для идентификации и сортировки различных типов нержавеющих сталей. Это особенно полезно при переработке материалов.
2. Применения в электромагнитных устройствах: Магнитные марки находят применение в производстве трансформаторов, индуктивностей и магнитных клапанов. Их способность намагничиваться делает эти материалы незаменимыми для работы различных электромагнитных устройств.
3. Процессы отделения (сепарирования): Отрасли промышленности, которые занимаются разделением ферромагнитных и немагнитных материалов, такие как горнодобывающая, перерабатывающая и управление отходами, используют свойства определённых магнитных марок в магнитных сепараторах.
4. Кухонные принадлежности и электротехника: Часто магнитные марки предпочтительнее для индукционных плит, поскольку они обеспечивают эффективный перенос магнитной энергии, быстро и равномерно нагревая посуду.
5. Магнитный отклик может служить индикатором состава и, в некоторой степени, механических свойств стали. Например, присутствие ферритных или мартенситных фаз может влиять на твердость и прочность материала.
6. Защита от магнитных помех крайне важна для чувствительного электронного оборудования или медицинских устройств. Чтобы избежать нарушений или влияния на электронные компоненты, предпочтительнее использовать немагнитные марки нержавеющей стали.

Таким образом, магнитные свойства нержавеющей стали определяют её применимость в конкретных ситуациях. Инженерам, проектировщикам и производителям необходимо понимать эти характеристики как в больших производственных процессах, так и в мелких бытовых задачах.

Магнитные свойства и коррозия

Основной вопрос, который часто волнует людей: влияет ли намагничивание на коррозионную стойкость стали? На первый взгляд вполне логично предположить, что изменение микроструктуры металла может сказаться на его защитных характеристиках. Однако это заблуждение. Магнитные свойства нержавеющей стали практически не оказывают влияния на её устойчивость к коррозии. Основная причина — это наличие хрома в составе сплава, который образует оксидную пленку, защищающую металл от агрессивного воздействия окружающей среды.

Эта защитная плёнка остаётся эффективной даже при намагничивании стали. Таким образом, не стоит беспокоиться, если крепёж из нержавеющей стали вдруг начал реагировать на магнит — это вовсе не значит, что он вскоре начнёт ржаветь.

Как выбрать крепёж из нержавеющей стали?

Поскольку магнитные свойства не оказывают негативного влияния на коррозионную стойкость, выбор крепёжных изделий должен основываться на других характеристиках, в первую очередь на правильном химическом составе и надёжности производителя. Именно состав стали, а не её магнитные характеристики, обеспечивает долговечность и устойчивость к коррозии.

На практике проверить, действительно ли перед вами качественная нержавеющая сталь, с помощью магнита не получится. Для этого необходим спектральный анализ, который точно определит, насколько сплав соответствует заявленным характеристикам. В обычных бытовых условиях лучше всего доверять проверенным поставщикам и избегать недорогих аналогов.