I sin primære, glødede tilstand,316 rustfritt ståler ikke-magnetisk; den kan imidlertid bli svakt magnetisk etter mekanisk bearbeiding eller sveising.
316 rustfritt stål er teknisk klassifisert som et ikke-magnetisk materiale på grunn av dets austenittiske krystallinske struktur, men det kan vise magnetiske egenskaper gjennom "belastning-indusert martensittisk transformasjon" under kaldbearbeiding eller dannelse av delta-ferritt under sveising.
Grunnleggende om magnetisme i metaller
For å forstå hvorfor 316 rustfritt stål oppfører seg som det gjør, må vi først forstå magnetisme i metaller. Magnetisme oppstår fra justering av elektronspinn og orbitale bevegelser i atomer. I ferromagnetiske materialer som jern eller karbonstål, lar magnetiske domener-regioner der spinnene justeres- at materialet tiltrekkes sterkt av magneter og beholder magnetismen.
I motsetning til dette har paramagnetiske materialer uparrede elektroner som justerer seg svakt med et eksternt magnetfelt, men som ikke beholder magnetismen når feltet er fjernet. Diamagnetiske materialer, som kobber, frastøter magnetiske felt svakt. Rustfritt stål faller inn i forskjellige kategorier basert på legeringselementer og mikrostruktur: ferritiske og martensittiske kvaliteter er magnetiske, mens austenittiske kvaliteter, inkludert 316, generelt er ikke-magnetiske eller paramagnetiske.
316 rustfritt stål, også kjent som AISI 316 eller UNS S31600, er en austenittisk karakter. Sammensetningen inkluderer 16-18 % krom, 10-14 % nikkel, 2–3 % molybden og lavkarbon. Det høye nikkelinnholdet stabiliserer austenittfasen, som har en ansiktssentrert kubisk (FCC) krystallstruktur. I dette FCC-gitteret forhindrer atomarrangementet dannelsen av store magnetiske domener, noe som gjør materialet ikke-magnetisk ved romtemperatur.
Hvorfor er 316 rustfritt stål ikke-magnetisk i sin standardform?
I sin glødede tilstand-der stålet varmes opp til høye temperaturer og deretter avkjøles sakte-er mikrostrukturen til 316 fullstendig austenittisk. Gløding lindrer indre påkjenninger og fremmer den stabile FCC-fasen. På dette tidspunktet viser 316 ingen ferromagnetisk oppførsel; den vil ikke feste seg til en magnet, og dens magnetiske permeabilitet er svært lav, typisk rundt 1,005-1,02, nær den for luft.
Denne ikke-magnetiske egenskapen er en viktig fordel. I applikasjoner der magnetisk interferens må unngås, som MR-maskiner, elektroniske kabinetter eller matvarebehandlingsutstyr, utkonkurrerer 316 magnetisk stål. Molybdentilsetningen forbedrer korrosjonsmotstanden i kloridmiljøer, noe som gjør den ideell for marin maskinvare eller kjemikalietanker, uten å gå på akkord med dens ikke--magnetiske natur.
Fabrikken vår produserer 316 rustfritt stål med presise utglødningsprosesser for å sikre konsistent ikke-magnetisk ytelse, støttet av strenge tester.
Paramagnetisme er verdt å merke seg her. Selv ikke-magnetiske austenittiske stål som 316 er litt paramagnetiske, noe som betyr at de kan bli svakt tiltrukket av veldig sterke magneter, for eksempel sjeldne-jordmagneter. Dette skyldes den tilfeldige justeringen av elektronspinn som midlertidig orienterer seg i et magnetfelt. Imidlertid er denne effekten ubetydelig i daglig bruk og gjør ikke materialet "magnetisk" i sunn fornuft.
Hvorfor 316 stål fortsatt kan være magnetisk?
Hvis teorien sier at den ikke er-magnetisk, hvorfor ser vi ofte 316 bolter eller maskinerte deler som viser magnetisk trekk? Det er tre primære industrielle årsaker:
1. Kaldarbeid (belastning-indusert martensitt)
Dette er den vanligste årsaken. Når 316 rustfritt stål utsettes for mekanisk påkjenning ved romtemperatur-som kaldvalsing, dyptrekking, trådtrekking eller bøyning-forvrenges krystallgitteret fysisk.
Hvis deformasjonen er alvorlig nok, forvandles en del av austenitten til martensitt. I motsetning til austenitt er martensitt magnetisk. Derfor kan et 316-ark være ikke-magnetisk i midten, men kantene der det ble klippet eller hjørnene der det ble bøyd kan vise en magnetisk respons.
2. Sveiseprosessen (Delta Ferritt)
Når vi sveiser 316 rustfritt stål, smelter og størkner tilsatsmetallene og grunnmetallet. For å forhindre "varm sprekker" under avkjøling, er sveisetilsatsmaterialer med hensikt designet for å produsere en liten mengde Delta Ferritt (vanligvis 3–8 %) i sveisebassenget.
Deltaferritt er en magnetisk fase. Følgelig vil en perfekt ikke-magnetisk 316-plate nesten alltid vise en magnetisk "hot spot" ved sveisesømmen. Dette er ikke et tegn på dårlig kvalitet; det er et tegn på en strukturelt forsvarlig sveis.
3. Støping vs. smidde produkter
Støpt 316 rustfritt stål (ofte betegnet som CF8M) har ofte en litt annen mikrostruktur enn smidd 316 (plater/stenger). Støpegods inneholder ofte en liten prosentandel ferritt for å forbedre støpeevnen og forhindre sprekker, noe som ofte resulterer i en påviselig magnetisk dragning som er fraværende i smidde eller valsede versjoner av samme legering.
Konklusjon
For å oppsummere, mens 316 rustfritt stål i seg selv er ikke-magnetisk, er det ikke «magnetsikkert-». Magnetisme i 316 er en indikator på materialets prosesseringshistorie, ikke dets kjemiske renhet. En magnetisk respons indikerer vanligvis at materialet har blitt styrket gjennom kaldt arbeid eller stabilisert gjennom spesifikke sveiseteknikker.
