Особое внимание следует обратить на неправильную термообработку, так как именно она способна изменить микроструктуру металла. Например, если закалка или отжиг проводятся с отклонениями от установленных стандартов, это может привести к превращению аустенита в феррит, придавая ему определенные магнитные свойства.
Почему нержавейка магнитится?
16.12.2023 Существует распространенное мнение, что качественная нержавеющая сталь не обладает магнитными свойствами. В целом магнитная проницаемость этого материала действительно достаточно близка к вакуумной, однако после выполнения определенных технологических процессов изделия из нержавеющей стали могут начать проявлять магнитные свойства. Магнитные характеристики нержавейки обусловлены её химическим составом и фазовой структурой. Под общим термином «нержавеющая сталь» объединяются различные виды сплавов, содержащих в своем составе феррит, мартенсит или аустенит, а также комбинации этих фаз. Именно соотношение компонентов определяет свойства стали, в том числе её реакцию на магнитные поля.
- Аустенитные стали. Один из самых известных примеров — сталь AISI 304 (например, ART 9150VP517ART 9103), применяется для производства оборудования в пищевой промышленности, хранения жидкостей, кухонной утвари и холодильного оборудования. Этот сорт стали отличается высокой стойкостью к коррозии и агрессивным окружающим средам, что делает его популярным в различных отраслях.
- Аустенитно-ферритные стали. Данные сплавы включают в себя хром и никель, а также легирующие элементы, такие как титан, молибден, медь или ниобий. Они обладают высокой прочностью и способностью противостоять коррозионному растрескиванию, благодаря чему находят широкое применение в строительстве и производстве сложного оборудования.
Если вам требуется приобрести болты, гайки и другой крепеж, обращайтесь к нашему каталогу — https://krep-shop.ru/katalog/
Магнитные нержавеющие стали
Магнитные свойства нержавеющих сталей обуславливаются наличием в их составе ферромагнитных фаз — мартенсита и феррита. Эти материалы притягиваются к магниту, подобно углеродной стали, при этом оставаясь устойчивыми к коррозии. К магнитным нержавеющим сталям относятся хромистые и хромоникелевые сплавы следующих групп:
- Мартенситные стали. Эти сплавы приобретают высокую прочность после термической обработки и находят широкое применение в производстве столовых приборов, абразивных материалов и в машиностроении. Например, сталь марок 20Х13, 30Х13 и 40Х13 используется для изготовления инструментов и конструкций, подверженных высоким нагрузкам. Сталь марки 20Х17Н2 славится высокой коррозионной стойкостью и применяется в условиях, где присутствует повышенная влажность.
- Ферритные стали. Эти материалы содержат меньшую долю углерода по сравнению с мартенситными и, следовательно, легче поддаются механической обработке. Популярный пример — сталь AISI 430, обладающая магнитными свойствами и широко используемая в пищевой промышленности для производства оборудования.
От чего зависят магнитные свойства металлов
Существует несколько факторов, которые влияют на магнитные свойства материалов:
- Намагниченность зависит от строения кристаллической решетки металлов. У ферромагнитных материалов, таких как железо, наблюдается кубическая кристаллическая решетка. Если структура нарушается, то магнитные свойства уменьшаются.
- Примеси в стали. Если в немагнитный расплав добавляются примеси с магнитными свойствами, то полученный материал может начать взаимодействовать с магнитами.
- Температура. У разных материалов существует своя точка, при которой они теряют свои магнитные свойства — это называется точкой Кюри. Она обусловлена тепловыми колебаниями атомов. Также имеется точка Нееля, при которой происходит фазовый переход из состояния ферромагнетика в парамагнетик.
Изучив факторы, влияющие на магнитную природу металлов, давайте подробнее рассмотрим нержавеющие стали. У множества из них различается химический состав, то есть используются разные легирующие добавки, некоторые из которых могут обладать магнитными свойствами, как, например, никель. Кроме того, у сплавов различается расположение атомов в кристаллической решетке, а также практически все заготовки из нержавеющей стали проходят термообработку, в ходе которой их магнитные свойства могут изменяться.
Таким образом, все металлы, включая нержавеющие стали, можно разделить на:
- Антиферромагнетики или диамагнетики. Их магнитная восприимчивость близка к нулю, так как магнитные атомы в их кристаллической решетке направлены противоположно магнитному полю, из-за чего они не притягиваются. Примеры таких металлов включают цинк и золото.
- Парамагнетики. В их структуре магнитные атомы располагаются хаотично, и лишь часть из них подвержена притяжению магнитного поля, но это притяжение является слабым. Такие свойства характерны для марганца и чистого алюминия.
- Ферромагнетики. Их кристаллическая решетка заполнена атомами, направленными к магнитному полю, что обеспечивает им сильное притяжение к магнитам. Классические примеры включают железо и кобальт.
Какие марки нержавеющей стали магнитятся, а какие — нет
Вся нержавеющая сталь делится на классы, внутри которых находятся определенные марки. Классы нержавеющей стали отличаются в первую очередь своей кристаллической решеткой, а значит, содержанием атомов, ориентированных по отношению к магнитному полю. Рассмотрим, какие классы и марки нержавеющей стали обладают магнитными свойствами.
Аустенитная сталь — не магнитится
При высокой температуре железо связывается с углеродом, который сам по себе не обладает магнитными свойствами. При этом легируется хромом и никелем. Полученная кубическая решетка, в свою очередь, отвечает за отсутствие магнетизма, а также за прочность и стойкость к температурным колебаниям.
Аустенитная сталь выделяется высокой прочностью благодаря мелкой зернистой структуре, а также считается достаточно пластичной. Основным её недостатком является более высокая цена по сравнению с другими классами нержавейки, что обусловлено дорогими легирующими добавками. Тем не менее аустенит активно используется в различных отраслях — от легкой и пищевой промышленности до горнодобывающей сферы и машиностроения. Именно поэтому существует предвзятое мнение о том, что вся нержавеющая сталь немагнитная, поскольку именно с аустенитом чаще всего сталкиваются потребители.
Марки аустенитной нержавеющей стали, не имеющие магнитной восприимчивости:
Аустенитно-ферритная сталь — не магнитится
Помимо структуры кристаллической решетки, на отсутствие магнитных свойств аустенитно-ферритных сталей влияет высокое содержание марганца, достигающее до 9%. Наиболее распространённая марка в этой группе — AISI 201. Она была разработана как более доступная альтернатива чистому аустениту, что стало возможным благодаря снижению содержания дорогого никеля. Кроме немагнитных свойств, аустенитно-ферритные стали также отличаются высокой прочностью и сравнительно невысоким весом.
Ферритная сталь — магнитится
В ферритных стали отсутствует никель, что является ключевым фактором в превращении в прочный аустенит. Вместо него в сплаве содержатся хром, углерод, а также небольшие количество марганца и кремния для повышения коррозионной стойкости. Ферритная структура является парамагнитной, что означает наличие магнитных свойств, но они выражены слабо и не столь заметно, как в чистом железе или мартенситах. В отличие от других классов, ферритная сталь отличается меньшей прочностью и твердостью, что, соответственно, отражается на более низкой цене. Одним из типичных представителей является сталь AISI 430.
Мартенситная сталь — хорошо магнитится
При охлаждении нагретой аустенитной стали в водной среде её структура преобразуется в мартенсит. При этом кристаллическая решетка, оставаясь по составу такой же, приобретает более упорядоченную структуру: атомы начинают располагаться по направлению к магнитному полю. В процессе мартенситного превращения в сплав добавляют молибден и вольфрам. В составе присутствует высокое количество углерода, что еще больше увеличивает магнитные свойства металла. Сталь данного типа относится к ферромагнетикам.
Марки мартенситных сталей в основном используются для промышленных целей, в частности в химической промышленности, для производства медицинских инструментов, роторов и прочих изделий. Материал отличается высокой твердостью. Среди мартенситных сталей можно выделить марки AISI 420, 40Х13 и 30Х13, которые редко применяются в быту.
Также магнитными свойствами обладают сплавы, находящиеся в промежуточном состоянии — мартенситно-ферритные стали.
Нержавеющие стали, которые магнитятся
В некоторых случаях железо в составе сплава может проявлять магнитные свойства, и здесь тестирование на магнитность только запутает. Однако не стоит сомневаться в качестве материала без серьёзных оснований.
К ферромагнетикам относятся два класса стали и их промежуточные варианты:
Ферриты
В хромистых сплавах присутствует низкое содержание никеля, что не позволяет структуре превращаться в аустенит. С одной стороны, такие материалы недороги, но с другой — они подвержены межкристаллической коррозии. Для повышения коррозионной стойкости в состав добавляют марганец, кремний и другие элементы. Все марки AISI 400-й серии классифицируются как ферриты.
Мартенситы
Процесс мартенситного превращения происходит во время отжига аустенитной стали. Состав остаётся неизменным, но кристаллические структуры становятся упорядоченными, придавая сплаву высокую прочность и способность к самовосстановлению при незначительных деформациях. Свойства данной фазы пока недостаточно изучены, однако хромоникелевые сплавы становятся ферромагнетиками при определенных условиях. Присадки, такие как вольфрам и молибден, способствуют этому процессу. Обычные потребители редко сталкиваются с такими материалами, так как они необходимы для изготовления хирургических инструментов, роторов и промышленного оборудования.
Ферритно-мартенситные стали
В структуре этих сплавов присутствуют фазы как мартенсита (от 15%), так и феррита. Наиболее распространенным представителем является сталь AISI 430.
Практическое значение магнитных качеств нержавейки не столь велико, скорее они ограничивают применение таких металлов вблизи высокоточных приборов и там, где используются электромагнитные поля: компьютеры, электроинструменты, транспорт, нефтепереработка. Тем не менее, стоит добавить, что в быту существуют эффективные способы использования магнита для упорядочивания хранения нержавеющих деталей или обеспечения плотного прилегания москитных сеток на участках.
Как определить нержавеющую сталь
Главное свойство нержавеющей стали — это её химическая инертность, а не магнитные свойства. Если следовать логике, то тест на химическую устойчивость должен быть первоочередным при определении сплава.
Существует несколько простых методов для проверки наличия подделок:
- Капля медного купороса. Данный тест базируется на том факте, что железо активнее меди и вытесняет её. Следовательно, происходит реакция Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu, в результате чего медь остается на поверхности в виде красноватого налета.
- Хлорид натрия. Концентрированный раствор поваренной соли способен выявить сплавы, не устойчивые к воздействиям щелочей.
- Теплопроводность легированной стали ниже, чем у углеродистой, что означает, что вода в такой посуде нагревается медленнее.
- Плотность соответствует заявленной. Согласно закону Архимеда о вытеснении жидкости, корона вытеснила меньший объем воды, чем слиток, использованный при её производстве. Это указывает на то, что мастер разбавил золото медью.
- При сварке карбиды распадаются, и в нержавейке их содержится меньше. При этой процедуре шлифовка болгаркой должна показать светлые белые искры.
Эти методы могут помочь установить, действительно ли изделие сделано из нержавеющей стали, однако они не могут определить его пищевую сталь или точную марку. Например, AISI 204 может выглядеть аналогично AISI 304, но не является ею, и из нее нельзя изготавливать конструкции, используемые в морском климате. Для производства дымоходов применяются жаростойкие сплавы, так как на них одновременно воздействуют высокая температура и агрессивные продукты горения.
Даже если изделие непосредственно относится к области нержавеющих сталей, срок его службы может значительно сократиться. Наилучший вариант — это выбирать проверенных производителей и приобретать продукцию, которая имеет сертификаты 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.
Магнитные свойства и коррозия
Основной вопрос, который волнует многих: Влияет ли намагничивание на коррозионную стойкость нержавеющей стали? На первый взгляд, может показаться логичным предположение, что изменение микроструктуры стали может влиять на её защитные характеристики. Однако это заблуждение. Магнитные свойства нержавеющей стали почти не влияют на её коррозионную стойкость. Причина несложна — коррозионная защита обеспечивается наличием хрома, который формирует оксидную пленку, защищающую металл от вредного воздействия окружающей среды.
Эта защитная пленка сохраняется, даже если сталь намагничивается. Таким образом, не следует переживать, если нержавеющий крепеж начинает реагировать на магнит — это не означает, что он вскоре покроется ржавчиной.
Как быть с выбором крепежа?
Поскольку магнитные свойства не влияют на коррозионную стойкость, выбор крепежа должен основываться на других характеристиках, главным образом на правильном составе и надежности производителя. Именно химический состав стали, а не её магнитные характеристики, обеспечивают долговечность и устойчивость к коррозии.
На практике проверка качества нержавеющей стали с помощью магнита, как правило, не дает результата. Для точной проверки соответствия материала заявленным характеристикам необходим спектральный анализ. Но в обычной жизни необходимо доверять проверенным поставщикам и избегать дешевых аналогов.
Должна ли нержавейка магнититься?
Ответ на этот вопрос зависит от химических компонентов, входящих в состав сплава. В подавляющем большинстве случаев при производстве нержавеющей стали используются сплавы, содержащие хром, марганец и никель, либо только хром и никель. Все указанные материалы относятся к немагнитным, то есть не обладают магнитными характеристиками, однако это не стало преградой для их широкого применения в различных отраслях.
Немагнитные сплавы нержавейки делятся на несколько групп:
- Аустенитные. Из таких материалов создается герметичная упаковка для пищевых продуктов, оборудование для пищевой промышленности, посуда, а также холодильное и сантехническое оборудование. Благодаря высокой устойчивости к воздействию агрессивных сред этот вид стали пользуется большим спросом. В частности, многие пользователи интересуются, магнитится ли 304 нержавеяка. Ответ на этот вопрос будет отрицательным, так как эта марка стали принадлежит к аустенитной группе и не обладает магнитными свойствами.
- Аустенитно-ферритные, в состав которых входит никель и хром. Для повышения эксплуатационных свойств сплава могут добавляться молибден, ниобий, титан и медь. Преимущества таких сталей заключаются в высокой прочности и стойкости к коррозионному растрескиванию. Эти стали нашли широкое применение в судостроении, металлургии, а также в пищевой и химической промышленности.
Антикоррозийные стали, обладающие магнитными свойствами
Среди нержавеющих сталей встречаются сплавы, обладающие магнитными свойствами. Например, многие наши покупатели спрашивают, магнитится ли 430 нержавейка. Ответ на этот вопрос — да, данная сталь действительно может притягиваться к магниту, она относится к группе магнитных нержавеек. Существует несколько категорий таких сплавов:
- Мартенситные — это высокопрочные сплавы с отличными эксплуатационными характеристиками, обусловленными технологией их производства. Вначале компоненты подвергаются закаливанию, затем отпуску, что позволяет получить материал, обладающий прочностью, аналогичной углеродной стали. Мартенситная нержавейка находит широкое применение в современном машиностроении, используется для производства абразивных материалов, столовых приборов и прочего. Их стойкость к агрессивным средам делает такие материалы подходящими для обработки, штамповки и сварки.
- Ферритные. В их составе также присутствует углерод, но в меньшем количестве, чем у стали предыдущей категории. Наиболее распространенной маркой является сталь 430, о которой уже шла речь. Она незаменима в производстве упаковки для пищевых продуктов и оборудования на предприятиях пищевой промышленности и в других отраслях.
Важно отметить, что наличие либо отсутствие у нержавеющей стали магнитных свойств не влияет на её эксплуатационные характеристики. Бытует мнение, что нержавейка с магнитными свойствами более качественная и устойчива к коррозии, однако это является заблуждением. Не существует прибора, который мог бы однозначно определить качество материала на глаз.
