Какие металлы не магнитятся к магниту и почему

Рассмотрим на примере стали марки EN C15D. Эта сталь содержит от 98,81 до 99,26% железа. Как видно, содержание железа в этой марке стали очень высокое, что, следовательно, указывает на наличие ферромагнитных свойств, характерных для железа, которые также проявляются и в этой стали.

Подробно про магнитные и немагнитные металлы

Магнитные и немагнитные металлы играют решающую роль в различных областях техники и науки. Являясь основой для множества механизмов и устройств, магнетизм может оказываться как полезным, так и нежелательным в определенных условиях. Поэтому критически важно различать, какие металлы обладают магнитными свойствами, а какие нет.

Что такое магнетизм?

Простыми словами, магнетизм — это сила, способная притягивать или отталкивать объекты, обладающие магнитными свойствами. Магнитные поля, пронизывающие различные материалы и среды, служат инструментами для передачи этой силы.

Магнетизм, по своей природе, свойственен лишь определённым материалам. Тем не менее, существуют материалы, которые могут быть намагничены или размагничены в зависимости от потребностей использования.

В металлах магнетизм возникает из-за неравномерного распределения электрических зарядов, вызванного движением и вращением электронов в атомах некоторых металлических элементов. Это неравномерное распределение электронов приводит к образованию магнитных диполей, которые создают внутренние магнитные поля.

Следует заметить, что электрический ток также создает магнитные поля. Когда ток проходит через проводник, он формирует общее магнитное поле вокруг него. Аналогично, если вблизи проводника возникает магнитное поле, в проводнике могут возникать электрические токи.

Эта удивительная взаимосвязь между электричеством и магнетизмом послужила основой для разработки множества технически совершенных устройств и механизмов.

Что такое магнит

Магнит — это устройство, обладающее своим магнитным полем, способным притягивать металлические предметы. Обычно магниты изготавливаются из железа, а также из определенных сплавов, содержащих кобальт и никель. Разнообразные металлы демонстрируют различную магнитную восприимчивость, и следовательно, реагируют на магнитные поля по-разному. Металлы можно классифицировать следующим образом:

• Ферромагнетики — материалы, обладающие сильными магнитными свойствами;
• Парамагнетики — материалы, проявляющие слабую магнитную восприимчивость;
• Диамагнетики — материалы, которые не реагируют на магнитные поля или слегка отталкиваются от магнитов.

Все атомы любого вещества состоят из ядра и движущихся вокруг него электронов, которые ассоциируются с простейшими магнитами. Магнитные поля, создаваемые электронами, могут как усиливать, так и ослаблять друг друга:

• Орбитальные магнитные моменты образуются благодаря движению электрона вокруг атомного ядра;
• Спиновые магнитные моменты возникают из-за вращения электрона вокруг своей оси.

Ферромагнетики

Ферромагнетики — это вещества, которые могут быть намагничены при воздействии внешнего магнитного поля. Как это происходит?

Вокруг каждого ядра атома таких веществ вращаются непарные электроны, чьи магнитные поля не нейтрализованы. К таким материалам относятся железо, никель, гадолиний, кобальт, диспрозий, гольмий и тербий.

Ферромагнетики притягиваются к внешним магнитам и обладают способностью самостоятельно намагничиваться.

Определение магнитных металлов

Магнитные металлы — это металлы, которые либо притягиваются магнитами, либо способны создавать собственные магнитные поля.

Можно выделить несколько категорий магнитных металлов:

• Ферромагнитные — металлы, сохраняющие намагниченность даже после удаления внешнего магнитного поля. Примеры — железо, кобальт, никель и определённые их сплавы. Они используются для создания постоянных магнитов, электромагнитов и других магнитных устройств.
• Парамагнитные — эти металлы слабо притягиваются к магниту и не сохраняют свою намагниченность без постоянного поля. К ним относятся алюминий, платина, магний и титан, применяемые в некоторых датчиках и катализаторах.
• Диамагнитные — эти материалы либо не реагируют на магнитные поля, либо слегка отталкиваются от них. К таким металлам можно отнести золото, висмут, медь, свинец и цинк. Хотя они не используются в качестве магнитных материалов, все же могут оказывать влияние на работу магнитных устройств.

Ключевые свойства магнитных металлов включают в себя магнитную проницаемость (способность материала намагничиваться в условиях магнитного поля), остаточную намагниченность после снятия внешнего магнитного поля и Коэрцитивную силу, необходимую для размагничивания материала.

Перечень магнитных металлов и сплавов

Основные ферромагнитные металлы включают:

• Железо (Fe) — самый распространенный ферромагнитный металл, активно используемый в различных отраслях промышленности. Именно железо дало название категории ферромагнитных материалов.
• Кобальт (Co) — المعروف своей высокой магнитной проницаемостью и устойчивостью к коррозии. Применяется в сплавах для создания высокоэффективных магнитов.
• Никель (Ni) — так же обладает ферромагнитными свойствами; его используют в сплавах и покрытиях для коррекции коррозии, а также في производстве магнитов.
• Гадолиний (Gd) — редкоземельный металл, который проявляет ферромагнитные свойства при температурах ниже 20 °C. Его применяют в определенных специализированных магнитных и электронных устройствах.

Сплавы и другие материалы на основе этих металлов также обладают ярко выраженными ферромагнитными свойствами, например:

• Сталь — сплав железа с углеродом и другими элементами. Разные типы стали показывают различные степени магнитных свойств. Некоторые виды нержавеющей стали теряют свою ферромагнитность.
• Альнико — сплав, состоящий из алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co), обладающий высокой коэрцитивной силой и применяемый для создания постоянных магнитов.
• Самарий-кобальтовые магниты (SmCo) — постоянные магниты, изготовленные на основе сплава самария (Sm) и кобальта (Co), отличающиеся высокой стабильностью магнитных свойств даже при повышенных температурах.
• Неодим-железо-бор (NdFeB) — один из самых мощных видов постоянных магнитов, широко используемый в сфере электроники и современных технологий.

Эти материалы находят свое применение в самых разнообразных отраслях, включая электротехнику, электронику, производство двигателей, генераторов и различных датчиков.

Изменение магнитных свойств нержавейки

Преобразование стали из аустенитной структуры в мартенсит или феррит, а также изменение ее кристаллической решетки всегда связано с процессами термообработки. Во время обжига, отпуска, закалки и нормализации стали ее структура претерпевает изменения, и, соответственно, меняются ее свойства.

Таким образом, при обработке металлов может происходить частичное изменение структуры сплава на обработанной поверхности. Например, это может случиться во время деформации или нагрева, возникающего при процессе резки или шлифования. Если в стали находятся ферритные компоненты, то при интенсивном нагреве она может достичь точки Кюри и утратить свою магнитную способность.

При этом способность стали намагничиваться часто не помогает и не влияет на её возможное использование в быту. Наоборот, магнитные свойства могут ограничивать область применения некоторых марок стали в производственных условиях.

Как проверить нержавейку магнитом

Первый способ определения нержавеющей стали — это поднесение магнита к её поверхности. Большинство бытовых и сантехнических изделий изготавливаются именно из сталей аустенитного класса, которые, как правило, не магнитятся. Это и остаётся самым простым методом проверки.

Однако если металл всё же магнитится и имеются сомнения в том, что это действительно нержавеющая сталь, можно провести дополнительные эксперименты в домашних условиях:

• С силой провести листом бумаги по поверхности металла. Если это нержавейка, то на бумаге не останется следа. Если это алюминий, то останется темная полоса.
• Нанести на металл медный купорос или крепкий щелочной раствор. На нержавейке не будет видно следов, тогда как на алюминии появятся разводы и пятна.
• На капли азотной кислоты. Если это нержавеющая сталь, то никаких изменений не произойдёт, а если это углеродистая сталь, начнётся химическая реакция с выделением едкого пара.

Тем не менее, самым надежным методом проверки является анализ маркировки. Обычно на изделиях из нержавейки присутствуют такие обозначения, как НЕРЖ или их англоязычные аналоги — inox, CRES, SS или SST. На металлопрокате также указываются марки стали, например 04Х17Н13М2, 06ХН28МДТ, 10Х23Н18 и другие подобные обозначения.

В заключении отметим, что магнитные свойства не являются ключевым характеристическим признаком нержавеющей стали. Для различных целей использования способность металла магниться не имеет решающего значения при выборе металлопроката. Намного важнее обращать внимание на такие параметры, как устойчивость к коррозии, прочность и твердость материала.

Нержавеющие стали, которые магнитятся

В некоторых случаях присутствие железа в сплаве может проявить магнетические свойства. Поэтому проверка с помощью народных методов может ввести в заблуждение, однако это не должно создать сомнение в качестве товара.

Ферромагнетиками являются два класса сталей и их промежуточные варианты:

Ферриты

В хромистых сплавах отсутствует никель, что и препятствует образованию аустенитной структуры. С одной стороны, это приводит к снижению цен на материалы, с другой стороны, они более подвержены межкристаллической коррозии. Для улучшения устойчивости к агрессивной среде в состав добавляют марганец, кремний и другие элементы. К этой категории относятся все марки 400-й серии по классификации AISI.

Мартенситы

Мартенситное превращение происходит при отпуске аустенитной стали. Состав остается тем же, однако кристаллы имеют упорядоченную структуру, что приводит к высокой прочности сплава и его способности к самовосстановлению при небольших деформациях. Свойства этого состояния до конца не изучены, хотя некоторые хромоникелевые сплавы становятся ферромагнетиками при определённых условиях. Применение присадок вольфрама и молибдена может усилить этот эффект. Однако рядовые потребители редко сталкиваются с такими материалами, которые, как правило, используют для производства хирургических инструментов, роторов и промышленных механизмов.

Ферритно-мартенситные стали

Сплавы этой категории включают обе фазы: мартенсит (не менее 15%) и феррит. Наиболее распространённым примером является AISI 430.

Хотя магнитные свойства нержавеющей стали не имеют значительного практического значения, они ограничивают применение вблизи высококачественных инструментов и устройств, работающих в электромагнитных полях, таких как компьютеры, электроинструменты, транспортные средства и в нефтеперерабатывающей промышленности. Тем не менее, сообществу «умелых рук» известны различные решения; например, с помощью магнитов можно упорядочить складирование нержавеющих деталей или обеспечить плотное прилегание москитных сеток на дачах.

Как определить нержавеющую сталь

Основное свойство нержавеющих сталей — это их химическая инертность, а не магнетизм. Исходя из логики, проверки на основе этого свойства должны быть первостепенными.

Простые испытания для выявления подделок могут включать:

• Капля медного купороса. Тест основан на том, что железо более «активно», чем медь, и вытесняет её. В результате реакции образуется новое соединение. Таким образом, реагирование выглядит следующим образом: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu. Медь оседает на поверхности стального изделия в виде налета красноватого оттенка.
• Хлорид натрия. Концентрированный раствор поваренной соли способен вывело на поверхность сплавы, которые не устойчивы к щелочам.

• Теплопроводность легированной стали меньше, чем у углеродистой, что приводит к более медленному нагреванию воды в таких изделиях.
• Плотность материала соответствует заявленной. Закон Архимеда о вытесняемых жидкостях показывает, что, например, корона выдавила меньший объем воды, чем параллельно изготовленный слиток, что указывает на то, что мастер разбавлял золото другим металлом.

• При сварке карбиды выгорают; в нержавейке их количество меньше. При шлифовке болгаркой должны образовываться светлые белые искры.

Эти методы могут помочь определить, действительно ли изделие сделано из нержавеющей стали; однако они не предоставляют информации о пищевой марки стали. Например, нержавеющая сталь марки AISI 204 может визуально не отличаться от марки AISI 304, однако последний является более подходящим вариантом для использования в качестве материалов в условиях морского климата. Для дымоходов следует выбирать жаростойкие сплавы, так как одновременно на них действуют температура и агрессивные продукты сгорания, имеющие кислотную природу.

Даже если изделие относится к категории нержавеек, срок его службы может значительно сократиться. Оптимальный вариант — выбирать продукцию от проверенных производителей, которые предоставляют 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.