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百科小知識:不銹鋼為什么也帶磁性?
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- 發布時間:2017-11-15 00:00
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【概(gai)要描(miao)述(shu)】不(bu)銹鋼為什么會帶磁?
百科小知識:不銹鋼為什么也帶磁性?
【概要描述(shu)】不銹(xiu)鋼為什么會帶磁?
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不銹鋼為什么也會帶磁?人們常以為磁鐵吸附不銹鋼材,驗證其優劣和真偽,不吸無磁,認為是好的,貨真價實;吸者有磁性,則認為是冒牌假貨。
其(qi)實(shi),這是一種極其(qi)片面(mian)的(de)、不切實(shi)的(de)錯(cuo)誤的(de)辨別方法。
不銹鋼的種類繁(fan)多,常溫下按組(zu)織結構可分為幾(ji)類:1.奧氏體型:304、321、316、310等;2.馬(ma)氏體或鐵素體型:如430、420、410等;奧氏體型是(shi)無(wu)磁(ci)(ci)或弱磁(ci)(ci)性(xing),馬(ma)氏體或鐵素體是(shi)有(you)磁(ci)(ci)性(xing)的。通(tong)常用作(zuo)裝飾(shi)管板(ban)的不銹鋼多數是(shi)奧氏體型的304材(cai)質,一般來(lai)講是(shi)無(wu)磁(ci)(ci)或弱磁(ci)(ci)的,但因(yin)冶(ye)煉造(zao)成(cheng)化(hua)學成(cheng)分波動或加工狀(zhuang)態不同也可能(neng)出現磁(ci)(ci)性(xing)。但這不能(neng)認(ren)為是(shi)冒牌(pai)或不合格,這是(shi)什(shen)么原(yuan)因(yin)呢?
上面提到奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)是無(wu)磁(ci)(ci)或(huo)(huo)弱磁(ci)(ci)性(xing),而馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)(huo)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)是帶(dai)磁(ci)(ci)性(xing)的(de),由于冶煉時成(cheng)分(fen)偏析(xi)或(huo)(huo)熱處理(li)不當,會(hui)(hui)造成(cheng)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)304不銹鋼(gang)中(zhong)少量(liang)馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)(huo)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織。這樣,304不銹鋼(gang)中(zhong)就(jiu)會(hui)(hui)帶(dai)有微弱的(de)磁(ci)(ci)性(xing)。另外,304不銹鋼(gang)經過冷加(jia)工(gong),組(zu)織結構也會(hui)(hui)向馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)化(hua),冷加(jia)工(gong)變(bian)形(xing)度越大,馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)化(hua)越多,鋼(gang)的(de)磁(ci)(ci)性(xing)也越大。如同一批號的(de)鋼(gang)帶(dai),生(sheng)產(chan)Φ76管,無(wu)明顯磁(ci)(ci)感(gan),生(sheng)產(chan)Φ9.5管。因泠(ling)彎(wan)變(bian)形(xing)較(jiao)大磁(ci)(ci)感(gan)就(jiu)明顯一些,生(sheng)產(chan)方矩形管因變(bian)形量比(bi)圓(yuan)管(guan)大,特別是折(zhe)角(jiao)部分,變(bian)形更激(ji)烈磁性更明顯。
要(yao)(yao)想完(wan)全消(xiao)除上述(shu)原因(yin)造(zao)成的304鋼的磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing),可通過高溫固溶處理開恢復穩定奧氏體組織,從而消(xiao)去磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)。特別(bie)要(yao)(yao)提出的是(shi),因(yin)上面原因(yin)造(zao)成的304不(bu)銹鋼的磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing),與其他材(cai)質的不(bu)銹鋼,如430、碳鋼的磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)完(wan)全不(bu)是(shi)同一級別(bie)的,也就是(shi)說304鋼的磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)始終顯示的是(shi)弱(ruo)磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)。這就告訴我們,如果不銹鋼帶弱磁(ci)(ci)性(xing)或(huo)完全不(bu)帶磁(ci)(ci)性(xing),應(ying)判別為304或(huo)316材質(zhi);如果與碳鋼的磁(ci)(ci)性(xing)一樣(yang),顯示出強磁(ci)(ci)性(xing),因(yin)判別為不(bu)是304材質(zhi).
由于(yu)近期鎳價(jia)持續(xu)高位,304等Ni系(xi)不(bu)銹鋼生(sheng)產成本高昂,因此具備優良耐腐(fu)蝕性能與(yu)極具誘惑力(li)的(de)價(jia)格于(yu)一身的(de)400系(xi)不(bu)銹鋼產品(pin)的(de)推(tui)廣(guang)顯得日趨迫切。國內外各(ge)大不(bu)銹鋼廠為了降低下游客戶(hu)的(de)生(sheng)產成本,提高終端產品(pin)的(de)市(shi)場競爭力(li),加大了無鎳或低鎳不(bu)銹鋼材料的(de)研發(fa)及推(tui)廣(guang)力(li)度。遺憾的(de)是(shi), 400系(xi)不(bu)銹鋼與(yu)生(sheng)俱(ju)來(lai)的(de)磁性讓許(xu)多用戶(hu)望而(er)卻(que)步。
在現實生活中(zhong),大多數人都認為不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是沒有(you)磁(ci)(ci)性(xing)的,并借助磁(ci)(ci)鐵來鑒別不(bu)銹(xiu)鋼(gang),這種方法很不(bu)科學。首先鋅(xin)合(he)金、銅合(he)金一般都可(ke)以仿(fang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的外觀顏色(se),也沒有(you)磁(ci)(ci)性(xing),容(rong)易誤認為是不(bu)銹(xiu)鋼(gang);而即使(shi)是我們目(mu)前最常使(shi)用的304鋼(gang)種,在經過冷加工后,也會出現不(bu)同程度的磁(ci)(ci)性(xing)。所(suo)以不(bu)能只憑一塊磁(ci)(ci)鐵來判斷不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的真偽。
那么不銹鋼的(de)磁性究竟是怎么來的(de)?
根據材料物理學(xue)的研究(jiu),金屬的磁性來(lai)源于電(dian)(dian)子(zi)自旋(xuan)(xuan)的結(jie)構(gou),電(dian)(dian)子(zi)自旋(xuan)(xuan)屬于量(liang)子(zi)機械性能(neng),既可(ke)以“向上”,也可(ke)以“向下”。在(zai)鐵磁性金屬中,電(dian)(dian)子(zi)會自動按照(zhao)(zhao)同一方(fang)向進(jin)行旋(xuan)(xuan)轉(zhuan),而反(fan)鐵磁性金屬材料中,一些電(dian)(dian)子(zi)按照(zhao)(zhao)規(gui)則的模式進(jin)行,而相鄰電(dian)(dian)子(zi)則朝著相反(fan)方(fang)向或反(fan)平行自旋(xuan)(xuan),但(dan)對于三角(jiao)形晶格中的電(dian)(dian)子(zi)來(lai)說,由于每個三角(jiao)形中的兩個電(dian)(dian)子(zi)都必須按照(zhao)(zhao)相同方(fang)向自旋(xuan)(xuan),因此(ci)自旋(xuan)(xuan)結(jie)構(gou)已經不存在(zai)。
通常來說,奧氏(shi)體不銹鋼(以(yi)304為代(dai)表)是(shi)(shi)無磁(ci)性的,但是(shi)(shi)也(ye)可能帶(dai)有(you)弱磁(ci)性,而(er)鐵素體(主要有(you)430、409L、439和(he)445NF等)和(he)馬氏(shi)體(以(yi)410為代(dai)表)一般(ban)都是(shi)(shi)帶(dai)有(you)磁(ci)性的。
不(bu)(bu)銹鋼里面有(you)一些鋼種(如304等(deng))分類(lei)為(wei)“無磁性不(bu)(bu)銹鋼”的(de)是指其磁性指標低(di)于某(mou)個值(zhi)而已,也就是說,一般不(bu)(bu)銹鋼都或多或少(shao)帶有(you)一定(ding)的(de)磁性。
此外,上面(mian)提到奧氏體(ti)是無磁(ci)或者弱磁(ci)性(xing),而鐵(tie)素體(ti)和馬(ma)氏體(ti)是帶磁(ci)性(xing)的,由于冶煉(lian)時成(cheng)(cheng)分偏析(xi)或熱處理(li)不(bu)當(dang),會(hui)造成(cheng)(cheng)奧氏體(ti)304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)出現少(shao)量的馬(ma)氏體(ti)或鐵(tie)素體(ti)組(zu)(zu)織(zhi),這樣304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)就會(hui)出現弱磁(ci)性(xing)。另(ling)外,304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)經過冷(leng)加(jia)工(gong)(gong),組(zu)(zu)織(zhi)結構也(ye)會(hui)向馬(ma)氏體(ti)轉(zhuan)化,冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)變形(xing)越(yue)大,馬(ma)氏體(ti)轉(zhuan)化越(yue)多,磁(ci)性(xing)也(ye)會(hui)越(yue)強。想(xiang)要完(wan)全(quan)消除(chu)304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的磁(ci)性(xing),可以(yi)通過高(gao)溫固溶處理(li)恢復穩定(ding)奧氏體(ti)組(zu)(zu)織(zhi),從而消除(chu)磁(ci)性(xing)。
因(yin)此(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)磁性是由分子排(pai)布是否(fou)規則及電子自旋(xuan)的(de)(de)同向性決定的(de)(de),我們認為(wei)是材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)物理(li)性能,而材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)耐(nai)腐蝕性能則是由材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)化學(xue)成分決定的(de)(de),是材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)化學(xue)性能,與(yu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)是否(fou)有(you)磁性無關。
從(cong)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼發展(zhan)前景(jing)來看,400系代替300系可謂(wei)大(da)(da)勢所趨(qu)。而200系材料由(you)于(yu)廢鋼回收面臨著諸多困難,系非環保(bao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,如果加大(da)(da)該鋼種的使(shi)用,不(bu)(bu)利于(yu)整個不(bu)(bu)銹(xiu)鋼行(xing)業的可持續發展(zhan),所以現在很(hen)多有(you)深謀遠慮的大(da)(da)型(xing)企業都向(xiang)(xiang)200系說不(bu)(bu),而將眼(yan)光(guang)投(tou)向(xiang)(xiang)了(le)更具有(you)發展(zhan)潛力的400系不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。
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