Alkuperäisessä, hehkutetussa tilassaan316 ruostumatonta terästäon ei--magneettinen; se voi kuitenkin muuttua heikosti magneettiseksi mekaanisen käsittelyn tai hitsauksen jälkeen.
316 ruostumaton teräs on teknisesti luokiteltu ei--magneettiseksi materiaaliksi sen austeniittisen kiderakenteen vuoksi, mutta sillä voi olla magneettisia ominaisuuksia "venymän-aiheuttaman martensiittisen muunnoksen" seurauksena kylmämuokkauksen aikana tai delta-ferriitin muodostuessa hitsauksen aikana.
Metallien magnetismin perusteet
Ymmärtääksemme, miksi ruostumaton 316-teräs käyttäytyy niin kuin se käyttäytyy, meidän on ensin ymmärrettävä metallien magnetismi. Magnetismi syntyy elektronien spinien ja kiertoradan liikkeiden kohdistamisesta atomien sisällä. Ferromagneettisissa materiaaleissa, kuten raudassa tai hiiliteräksessä, magneettiset domeenit-alueet, joilla spinit ovat kohdakkain-, mahdollistavat materiaalin voimakkaan vetäytymisen magneeteihin ja säilyttävät magnetismin.
Sitä vastoin paramagneettisissa materiaaleissa on parittomia elektroneja, jotka kohdistuvat heikosti ulkoisen magneettikentän kanssa, mutta eivät säilytä magnetismia kentän poistamisen jälkeen. Diamagneettiset materiaalit, kuten kupari, hylkivät heikosti magneettikenttiä. Ruostumattomat teräkset jaetaan eri luokkiin seostettujen alkuaineiden ja mikrorakenteen perusteella: ferriittiset ja martensiittiset teräslajit ovat magneettisia, kun taas austeniittiset teräkset, mukaan lukien 316, ovat yleensä ei--magneettisia tai paramagneettisia.
316 ruostumaton teräs, joka tunnetaan myös nimellä AISI 316 tai UNS S31600, on austeniittista laatua. Sen koostumus sisältää 16-18 % kromia, 10-14 % nikkeliä, 2-3 % molybdeeniä ja vähähiilistä. Korkea nikkelipitoisuus stabiloi austeniittifaasia, jolla on pintakeskeinen kuutio (FCC) kiderakenne. Tässä FCC-hilassa atomijärjestely estää suurten magneettisten domeenien muodostumisen, mikä tekee materiaalista ei-magneettista huoneenlämpötilassa.
Miksi ruostumaton teräs 316 ei ole-magneettinen vakiomuodossaan?
Hehkutetussa tilassaan-jossa teräs kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin ja jäähdytetään sitten hitaasti-, 316:n mikrorakenne on täysin austeniittista. Hehkutus lievittää sisäisiä jännityksiä ja edistää vakaata FCC-vaihetta. Tässä vaiheessa 316 ei osoita ferromagneettista käyttäytymistä; se ei tartu magneettiin, ja sen magneettinen läpäisevyys on hyvin alhainen, tyypillisesti noin 1,005-1,02, lähellä ilman läpäisevyyttä.
Tämä ei--magneettinen ominaisuus on keskeinen etu. Sovelluksissa, joissa magneettisia häiriöitä on vältettävä, kuten magneettikuvauslaitteet, elektroniset kotelot tai elintarvikkeiden jalostuslaitteet, 316 toimii paremmin kuin magneettiset teräkset. Molybdeenilisäys parantaa korroosionkestävyyttä kloridiympäristöissä, mikä tekee siitä ihanteellisen laivojen laitteistoihin tai kemikaalisäiliöihin vaarantamatta sen ei--magneettista luonnetta.
Tehtaamme valmistaa 316 ruostumatonta terästä tarkalla hehkutusprosesseilla varmistaakseen tasaisen ei--magneettisen suorituskyvyn, jota tukevat tiukat testaukset.
Paramagnetismi on tässä huomioimisen arvoinen. Jopa ei--magneettiset austeniittiset teräkset, kuten 316, ovat hieman paramagneettisia, mikä tarkoittaa, että ne voivat vetää heikosti puoleensa erittäin voimakkaita magneetteja, kuten harvinaisia-maamagneetteja. Tämä johtuu elektronien spinien satunnaisesta kohdistuksesta, jotka tilapäisesti suuntautuvat magneettikenttään. Tämä vaikutus on kuitenkin mitätön jokapäiväisessä käytössä eikä tee materiaalista "magneettista" terveellisessä mielessä.
Miksi 316 teräs voi silti olla magneettinen??
Jos teoria sanoo, että se ei ole-magneettinen, miksi näemme usein 316 pulttia tai koneistettua osaa osoittavan magneettista vetoa? On kolme ensisijaista teollista syytä:
1. Kylmätyöstö (venimä-indusoitu martensiitti)
Tämä on yleisin syy. Kun ruostumaton 316-teräs altistetaan mekaaniselle rasitukselle huoneenlämpötilassa,-kuten kylmävalssattaessa, syvävetämällä, vetämällä tai taivuttamalla-, kidehila vääristyy fyysisesti.
Jos muodonmuutos on riittävän vakava, osa austeniitista muuttuu martensiitiksi. Toisin kuin austeniitti, martensiitti on magneettista. Siksi 316-arkki saattaa olla ei--magneettinen keskeltä, mutta reunat, joissa se on leikattu, tai kulmat, joissa se taivutettiin, voivat näyttää magneettisen vasteen.
2. Hitsausprosessi (Delta Ferriitti)
Kun hitsaamme ruostumatonta 316 terästä, täytemetallit ja perusmetalli sulavat ja jähmettyvät. "Kuumahalkeilun" estämiseksi jäähdytyksen aikana hitsaustarvikkeet on tarkoituksella suunniteltu tuottamaan pieni määrä Delta Ferriittiä (yleensä 3–8 %) hitsausaltaassa.
Deltaferriitti on magneettinen faasi. Näin ollen täysin ei--magneettisessa 316-levyssä on melkein aina magneettinen "kuuma piste" hitsaussaumassa. Tämä ei ole merkki huonosta laadusta; se on merkki rakenteellisesti terveestä hitsistä.
3. Valu vs. taotut tuotteet
Valetulla ruostumattomalla teräksellä 316 (jota usein kutsutaan nimellä CF8M) on usein hieman erilainen mikrorakenne kuin muokatulla 316:lla (levyt/palkit). Valukappaleet sisältävät usein pienen prosenttiosuuden ferriittiä, joka parantaa valutavuutta ja estää halkeilua, mikä usein johtaa havaittavaan magneettiseen vetovoimaan, joka puuttuu saman lejeeringin taotuista tai valssatuista versioista.
Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka ruostumaton teräs 316 on luonnostaan ei--magneettinen, se ei ole "magneetti-kestävä". Magnetismi 316:ssa on osoitus materiaalin käsittelyhistoriasta, ei sen kemiallisesta puhtaudesta. Magneettinen vaste osoittaa yleensä, että materiaalia on vahvistettu kylmätyöstöllä tai stabiloitu tietyillä hitsaustekniikoilla.
