Elsődleges, lágyított állapotában,316 rozsdamentes acélnem{0}}mágneses; mechanikai feldolgozás vagy hegesztés hatására azonban gyengén mágnesessé válhat.
A 316-os rozsdamentes acél műszakilag nem-mágneses anyagként van besorolva ausztenites kristályszerkezete miatt, de mágneses tulajdonságokat mutathat a hidegmegmunkálás során bekövetkező "húzódás-martenzites átalakulás" vagy a hegesztés során kialakuló delta-ferrit.
A mágnesesség alapjai a fémekben
Ahhoz, hogy megértsük, miért viselkedik így a 316-os rozsdamentes acél, először meg kell értenünk a fémek mágnesességét. A mágnesesség az atomokon belüli elektron spinek és orbitális mozgások egymáshoz igazításából adódik. A ferromágneses anyagokban, például a vasban vagy a szénacélban, a mágneses tartományok -tartományai, ahol a spinek egybeesnek-, lehetővé teszik, hogy az anyag erősen vonzódjon a mágnesekhez, és megtartsa a mágnesességet.
Ezzel szemben a paramágneses anyagok párosítatlan elektronokkal rendelkeznek, amelyek gyengén igazodnak a külső mágneses térhez, de nem tartják meg a mágnesességet a mező eltávolítása után. A diamágneses anyagok, mint a réz, gyengén taszítják a mágneses tereket. A rozsdamentes acélok különböző kategóriákba sorolhatók ötvözőelemeik és mikroszerkezetük alapján: a ferrites és martenzites minőségek mágnesesek, míg az ausztenites minőségek, köztük a 316, általában nem-mágnesesek vagy paramágnesesek.
A 316 rozsdamentes acél, más néven AISI 316 vagy UNS S31600, ausztenites minőségű. Összetétele 16-18% króm, 10-14% nikkel, 2-3% molibdén és alacsony széntartalmú. A magas nikkeltartalom stabilizálja az ausztenit fázist, amely felületközpontú köbös (FCC) kristályszerkezettel rendelkezik. Ebben az FCC-rácsban az atomi elrendezés megakadályozza a nagy mágneses domének kialakulását, így az anyag szobahőmérsékleten nem mágneses.
Miért nem{1}}mágneses a 316 rozsdamentes acél szabványos formájában?
Lágyított állapotában,-amikor az acélt magas hőmérsékletre hevítik, majd lassan lehűtik,-a 316 mikroszerkezete teljesen ausztenites. A lágyítás enyhíti a belső feszültségeket és elősegíti a stabil FCC fázist. Ezen a ponton a 316 nem mutat ferromágneses viselkedést; nem tapad a mágneshez, és a mágneses permeabilitása nagyon alacsony, jellemzően 1,005-1,02, közel a levegőéhez.
Ez a nem{0}}mágneses tulajdonság kulcsfontosságú előny. Azokban az alkalmazásokban, ahol el kell kerülni a mágneses interferenciát, például MRI-gépeknél, elektronikus házaknál vagy élelmiszer-feldolgozó berendezéseknél, a 316 felülmúlja a mágneses acélokat. A molibdén adalék növeli a korrózióállóságot kloridos környezetben, így ideális tengeri hardverekhez vagy vegyi tartályokhoz anélkül, hogy veszélyeztetné nem-mágneses jellegét.
Üzemünk 316-os rozsdamentes acélt állít elő precíz izzítási eljárásokkal, hogy biztosítsa az állandó nem-mágneses teljesítményt, amelyet szigorú tesztelés is alátámaszt.
Itt érdemes megjegyezni a paramágnesességet. Még az olyan nem-mágneses ausztenites acélok is, mint a 316, enyhén paramágnesesek, ami azt jelenti, hogy gyengén vonzódhatnak a nagyon erős mágnesekhez, például a ritkaföldfémekhez. Ennek oka az elektron spinek véletlenszerű elrendezése, amelyek átmenetileg egy mágneses térben orientálódnak. Ez a hatás azonban elhanyagolható a mindennapi használat során, és nem teszi „mágnesessé” az anyagot a józan értelemben.
Miért lehet még mindig mágneses a 316-os acél??
Ha az elmélet azt mondja, hogy nem{0}}mágneses, akkor miért látunk gyakran 316 csavart vagy megmunkált alkatrészt, amelyek mágneses húzást mutatnak? Három fő ipari oka van:
1. Hidegen megmunkálás (nyúlás-indukált martenzit)
Ez a leggyakoribb ok. Amikor a 316-os rozsdamentes acélt szobahőmérsékleten mechanikai igénybevételnek teszik ki,-például hideghengerlés, mélyhúzás, huzalhúzás vagy hajlítás-a kristályrács fizikailag eltorzul.
Ha a deformáció elég súlyos, az ausztenit egy része martenzitté alakul. Az ausztenittel ellentétben a martenzit mágneses. Ezért egy 316-os lap lehet, hogy nem mágneses a közepén, de a szélei, ahol elnyírták, vagy a sarkok, ahol meghajlították, mágneses reakciót mutathatnak.
2. A hegesztési eljárás (Delta-ferrit)
Amikor 316-os rozsdamentes acélt hegesztünk, a töltőanyag és az alapfém megolvad és megszilárdul. A hűtés közbeni "forró repedés" elkerülése érdekében a hegesztőanyagokat szándékosan úgy tervezték, hogy kis mennyiségű (általában 3-8%) Delta Ferritet termeljenek a hegesztőmedencében.
A delta-ferrit egy mágneses fázis. Következésképpen egy tökéletesen nem-mágneses 316-os lemez szinte mindig mágneses "forró pontot" mutat a hegesztési varratnál. Ez nem a rossz minőség jele; szerkezetileg szilárd hegesztés jele.
3. Öntés kontra kovácsolt termékek
Az öntött 316-os rozsdamentes acél (gyakran CF8M-nek jelölik) gyakran kissé eltérő mikroszerkezettel rendelkezik, mint a kovácsolt 316-os (lemezek/rudak). Az öntvények gyakran tartalmaznak kis százalékban ferritet az önthetőség javítása és a repedés megelőzése érdekében, ami gyakran észlelhető mágneses húzást eredményez, amely hiányzik ugyanazon ötvözet kovácsolt vagy hengerelt változataiban.
Következtetés
Összefoglalva, bár a 316-os rozsdamentes acél eleve nem-mágneses, nem „mágnes-biztos”. A 316-os mágnesesség az anyag feldolgozási történetét jelzi, nem pedig a kémiai tisztaságát. A mágneses válasz általában azt jelzi, hogy az anyagot hideg munkával megerősítették, vagy meghatározott hegesztési technikákkal stabilizálták.
