В первичном, отожженном состояниинержавеющая сталь 316не-магнитен; однако он может стать слабомагнитным после механической обработки или сварки.
Нержавеющая сталь 316 технически классифицируется как не-немагнитный материал из-за ее аустенитной кристаллической структуры, но она может проявлять магнитные свойства за счет «деформационного-мартенситного превращения» во время холодной обработки или образования дельта-феррита во время сварки.
Основы магнетизма металлов
Чтобы понять, почему нержавеющая сталь 316 ведет себя именно так, мы должны сначала понять магнетизм металлов. Магнетизм возникает в результате выравнивания электронных спинов и орбитальных движений внутри атомов. В ферромагнитных материалах, таких как железо или углеродистая сталь, магнитные домены-области выравнивания спинов- позволяют материалу сильно притягиваться к магнитам и сохранять магнетизм.
Напротив, парамагнетики имеют неспаренные электроны, которые слабо выравниваются по внешнему магнитному полю, но не сохраняют магнетизма после прекращения действия поля. Диамагнитные материалы, такие как медь, слабо отталкивают магнитные поля. Нержавеющие стали делятся на разные категории в зависимости от их легирующих элементов и микроструктуры: ферритные и мартенситные марки являются магнитными, а аустенитные марки, включая 316, обычно являются не-магнитными или парамагнитными.
Нержавеющая сталь 316, также известная как AISI 316 или UNS S31600, является аустенитной маркой. В его состав входит 16-18% хрома, 10-14% никеля, 2-3% молибдена и низкоуглеродистый. Высокое содержание никеля стабилизирует аустенитную фазу, имеющую гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую структуру. В этой решетке FCC расположение атомов предотвращает образование больших магнитных доменов, что делает материал немагнитным при комнатной температуре.
Почему нержавеющая сталь 316 не-немагнитна в своей стандартной форме?
В отожженном состоянии-когда сталь нагревается до высоких температур, а затем медленно охлаждается-микроструктура стали 316 полностью аустенитная. Отжиг снимает внутренние напряжения и способствует стабильной фазе ГЦК. На данный момент 316 не проявляет ферромагнитного поведения; он не прилипает к магниту, а его магнитная проницаемость очень низкая, обычно около 1,005–1,02, что близко к проницаемости воздуха.
Это не-магнитное свойство является ключевым преимуществом. В приложениях, где необходимо избегать магнитных помех, например, в аппаратах МРТ, электронных корпусах или оборудовании пищевой промышленности, сталь 316 превосходит магнитные стали. Добавление молибдена повышает коррозионную стойкость в хлоридных средах, что делает его идеальным для морского оборудования или химических резервуаров без ущерба для его не-магнитной природы.
Наш завод производит нержавеющую сталь марки 316 с применением точных процессов отжига, обеспечивающих стабильные не-магнитные характеристики, подтвержденные строгими испытаниями.
Здесь стоит отметить парамагнетизм. Даже не-аустенитные стали, такие как 316, слегка парамагнитны, то есть они могут слабо притягиваться к очень сильным магнитам, например редкоземельным. Это происходит из-за случайного выравнивания спинов электронов, которые временно ориентируются в магнитном поле. Однако в повседневном использовании этот эффект незначителен и не делает материал «магнитным» в обычном понимании.
Почему сталь 316 все еще может быть магнитной?
Если теория утверждает, что он не-немагнитен, почему мы часто видим 316 болтов или обработанных деталей, проявляющих магнитное притяжение? Существуют три основные индустриальные причины:
1. Холодная обработка (мартенсит, вызванный деформацией-)
Это наиболее распространенная причина. Когда нержавеющая сталь 316 подвергается механическому напряжению при комнатной температуре-например, холодной прокатке, глубокой вытяжке, протягиванию проволоки или изгибу-, кристаллическая решетка физически искажается.
Если деформация достаточно сильная, часть аустенита превращается в мартенсит. В отличие от аустенита мартенсит является магнитным. Следовательно, лист 316 может быть не-немагнитным в центре, но края, где он был срезан, или углы, где он был согнут, могут проявлять магнитный отклик.
2. Процесс сварки (дельта-феррит)
Когда мы свариваем нержавеющую сталь 316, присадочные металлы и основной металл плавятся и затвердевают. Чтобы предотвратить «горячее растрескивание» во время охлаждения, сварочные материалы специально разработаны так, чтобы в сварочной ванне образовывалось небольшое количество дельта-феррита (обычно 3–8%).
Дельта-феррит представляет собой магнитную фазу. Следовательно, совершенно немагнитная пластина из стали 316 почти всегда будет иметь магнитную «горячую точку» в сварном шве. Это не признак плохого качества; это признак структурно прочного сварного шва.
3. Литье и кованые изделия
Литая нержавеющая сталь 316 (часто обозначаемая как CF8M) часто имеет немного другую микроструктуру, чем кованая сталь 316 (листы/прутки). Отливки часто содержат небольшой процент феррита для улучшения литейных качеств и предотвращения растрескивания, что часто приводит к заметному магнитному притяжению, которое отсутствует в кованых или прокатанных версиях того же сплава.
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что, хотя нержавеющая сталь 316 по своей природе не-магнитна, она не является "магнитоустойчивой-". Магнетизм в 316 является показателем истории обработки материала, а не его химической чистоты. Магнитный отклик обычно указывает на то, что материал был упрочнен в результате холодной обработки или стабилизирован с помощью определенных методов сварки.
