Edelstahl ist je nach Art magnetisch und nicht magnetisch. Sie werden feststellen, dass dies von der Art des Edelstahls abhängt.
Beispiele für magnetischen Edelstahl sind ferritischer und martensitischer Stahl. Austenitischer Stahl ist ein Beispiel für nicht magnetischen Edelstahl.
Ist Edelstahl magnetisch?
Ob Edelstahl magnetisch ist oder nicht, ist eine Frage, die sich viele stellen.
Die Antwort ist einfach: Ja und Nein. Obwohl Edelstahl als ein einziges Material beschrieben wird, besteht er aus vielen Komponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften. Er enthält andere Elemente und Metalle, zum Beispiel Eisen und Chrom.
Der Magnetismus von Edelstahl wird durch Faktoren wie das Vorhandensein von Eisen und die Kristallstruktur beeinflusst.
Das Vorhandensein einer martensitischen und ferritischen Struktur führt zu Magnetismus, während eine austenitische Struktur Nichtmagnetismus mit sich bringt.
Faktoren, die zum Magnetismus von Edelstahl beitragen
· Eiserne Präsenz
Edelstahl enthält Eisen. Eisen besteht aus kleinen Magneten, die Spins genannt werden. In zufälliger Anordnung heben Spins ihre magnetische Wirkung gegenseitig auf, was zu einem Verlust magnetischer Eigenschaften führen kann.
Manchmal werden sie durch die Spinanordnung ausgerichtet, wodurch ein magnetisches Nettomoment entsteht und ein magnetisches Material entsteht. Diese einzigartige Struktur sorgt dafür, dass es Magnete anzieht. Eisen ist ein ferromagnetisches Element und weist daher magnetische Eigenschaften auf.
· Kristalline Struktur
Dabei handelt es sich um die Anordnung der Atome, die ihre Ausrichtung und magnetischen Eigenschaften bestimmt. Eine gleichmäßige Ausrichtung begünstigt den Magnetismus, während eine schwierige Ausrichtung zu Nichtmagnetismus bei Edelstahl führt.
Ferritische und martensitische Strukturen sind magnetisch. Die austenitische Struktur ist nicht magnetisch. Die austenitische Struktur enthält eine kubisch-flächenzentrierte Anordnung. Die ständige thermische Bewegung stört die Anordnung der Eisenatome, was zu Nichtmagnetismus führt.
Ferritische Strukturen haben eine kubisch-raumzentrierte Anordnung. Ihre Anordnung ist nicht perfekt, was ihren Magnetismus schwächer macht als den von martensitischen Strukturen. Hier werden winzige Eisenmagnete zusammengefügt.
Martensitischer Stahl hat eine tetragonale Struktur, bei der die Atome sauber angeordnet sind. Die saubere Anordnung führt zu einer starken magnetischen Anziehung.
·Verarbeitungsauswirkungen
Zu den Prozessen können Kaltbearbeitung und Wärmebehandlungen gehören. Kaltbearbeitung verändert die Kristallstruktur von rostfreiem Stahl und macht ihn unmagnetisch. Wärmebehandlungen verändern die innere Struktur von rostfreiem Stahl. Sie verändern die Ausrichtung der Atome und beeinflussen so ihr magnetisches Verhalten.
Ein Beispiel hierfür ist das Glühen von austenitischem Edelstahl bei hohen Temperaturen. Dadurch kommt es zu einer zufälligen Bewegung der Atome, die die Ausrichtung der magnetischen Momente stört, was zur Nichtmagnetisierung des austenitischen Edelstahls führt.
· Andere Elemente
Verschiedene Elemente wirken zusammen. Jedes dem Edelstahl hinzugefügte Element bringt seine einzigartigen atomaren Eigenschaften mit sich und beeinflusst seine magnetischen Eigenschaften. Mangan beispielsweise stärkt den ferritischen Chor und verstärkt seine harmonische Anziehungskraft.
Molybdän verstärkt ferritische Güten, es verleiht ihnen seine eigene Anziehungskraft, Magnetismus in ferritischen Güten, indem es in einigen Stahlsorten seine eigene Anziehungskraft beisteuert
Vergleich des Magnetismus in verschiedenen Edelstahlsorten
Vergleichen wir nun die magnetischen Eigenschaften verschiedener Edelstahlsorten:
· Martensitischer Edelstahl
Die meisten martensitischen Stähle sind magnetisch. Martensitischer Edelstahl kann einige Eisenfragmente enthalten, die manchmal magnetisch sind. Martensitischer Edelstahl gibt es in verschiedenen Güteklassen, darunter 410, 420 und 440. Sie können diesen Edelstahl für Anwendungen wie Besteck und Antriebe verwenden.
· Ferritischer Edelstahl
Es handelt sich um eine Art Edelstahl, der magnetisch ist. Dies liegt an den großen Mengen an Ferriten. Die kristalline Struktur des Ferrits ermöglicht in Kombination mit dem Vorhandensein von Eisen die Ausrichtung der Eisenatome, wodurch ein Magnetfeld entsteht.
Vergleicht man jedoch ferritischen Edelstahl mit martensitischem Edelstahl, so ist die magnetische Anziehungskraft dieser beiden Werkstoffe schwach. Dazu gehören die Edelstahlsorten 439, 430 und 409. Sie eignen sich für kostengünstige Anwendungen wie Haushaltsgeräte und Baumaterialien.
· Austenitischer Edelstahl
Die meisten rostfreien Stähle der Kategorie Austenit sind aufgrund ihres hohen Austenitgehalts nicht magnetisch. Obwohl sie Eisen enthalten, sind Legierungen wie die Güten 306 und 304 nicht magnetisch, da sie eine innere Struktur aufweisen, die als kubisch-flächenzentriert bezeichnet wird. Diese Struktur stört die Anordnung der Eisen, was zu Nichtmagnetismus führt.
Sie können sie jedoch durch einen thermischen Prozess oder Kaltverfestigung wie Biegen teilweise magnetisch machen. Dadurch kann sich an einigen Stellen Ferrit bilden. Aus diesem Grund weisen austenitische Güten an mechanisch bearbeiteten Kanten einen leichten Magnetismus auf. Sie sind nützlich für Anwendungen wie medizinische Implantate und Lebensmittelverarbeitungsgeräte, bei denen ein nichtmagnetisches Verhalten entscheidend ist.
· Duplex-Edelstahl
Es ist magnetisch und weist zudem eine höhere Korrosionsbeständigkeit als ferritische Güten auf. Es ist teurer als austenitische Stähle 304 und 316. Es mischt austenitische und ferritische Kristalle und bietet somit eine Kombination aus beiden. Sie können es in Anwendungen wie Druckbehältern und Offshore-Strukturen verwenden.
Faktoren, die die magnetischen Eigenschaften von Edelstahl beeinflussen
· Wärmebehandlung
Wärmebehandlungen können die innere Struktur von Edelstahl erheblich verändern. Dadurch ändert sich die Ausrichtung der Atome, was sich auf ihr magnetisches Verhalten auswirkt. Durch das sofortige Abkühlen von austenitischem Stahl von hohen Temperaturen, beispielsweise durch Abschrecken, werden die Eisenatome in ihrer magnetischen Ausrichtung gefangen, wodurch der Stahl magnetisch wird.
Das Altern von austenitischem Stahl bei bestimmten Temperaturen führt zur Bildung von Martensit, einer magnetischen Phase, wodurch der Stahl magnetisch wird. Das Glühen eines austenitischen Stahls bei hohen Temperaturen stört die Ausrichtung der magnetischen Momente und macht den Stahl unmagnetisch.
· Zulassen von Elementen
Verschiedene Elemente wirken zusammen. Jedes dem Edelstahl hinzugefügte Element bringt seine einzigartigen atomaren Eigenschaften mit sich und beeinflusst seine magnetischen Eigenschaften. Mangan beispielsweise stärkt den ferritischen Chor und verstärkt seine harmonische Anziehungskraft.
Chrom unterbindet den magnetischen Einfluss von Eisen. Je höher der Chromanteil im Stahl ist, desto weniger magnetisch wird er. Mit zunehmendem Einfluss nimmt der Magnetismus ab. Nickel unterdrückt die austenitischen Güten und dämpft ihr magnetisches Summen.
Molybdän verstärkt ferritische Güten, es verleiht ihnen seine Anziehungskraft, Magnetismus in ferritischen Güten, indem es in einigen Stahlsorten seine Anziehungskraft hinzufügt
· Temperatur
Steigende Temperaturen: Wenn sich ein Magnet erwärmt, beginnen die für seinen Magnetismus verantwortlichen Elektronen, sich zufällig zu bewegen. Mit steigender Temperatur werden diese Atommagnete energiereicher und vibrieren stärker, wodurch ihre ausgerichteten Formationen gestört werden. Diese chaotische Anordnung schwächt das Gesamtmagnetfeld des Magneten.
Abkühlen, einschalten: Das Abkühlen eines Magneten hat dagegen den gegenteiligen Effekt. Die Elektronen beruhigen sich und bilden eine besser organisierte Formation. Diese gleichmäßige Ausrichtung verstärkt das Magnetfeld und verleiht dem Magneten einen magnetischen Schub.
Verwendung von Edelstahl aufgrund magnetischer Eigenschaften
· Transformatoren
Die hohe magnetische Permeabilität bestimmter rostfreier Stähle, beispielsweise 17-4PH, ermöglicht eine effiziente Leitung und Konzentration des magnetischen Flusses.
Dies führt zu einem geringeren Energieverlust in Form von Wärme aufgrund verringerter Wirbelströme und Hystereseverluste. Darüber hinaus kann der Kern kleiner ausgelegt werden, was Gewicht und Platz spart.
· Motoren
Durch die Verwendung von magnetischem Edelstahl wird das Magnetfeld in Motoren verstärkt, was zu einem höheren Drehmoment führt. Dieses erhöhte Drehmoment ermöglicht es Motoren, bei gleicher Größe mehr Kraft zu erzeugen, was sie für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht.
Darüber hinaus ermöglichen stärkere Felder eine Miniaturisierung, wodurch kleinere Motoren mit gleicher Leistungsabgabe möglich sind.
· Aktuatoren
Diese Typen eignen sich hervorragend für Aktuatoren, die eine präzise Steuerung erfordern, da sie magnetische Kräfte manipulieren können. Dies führt zu einer äußerst präzisen und konsistenten Bewegung.
· Sensoren
Durch die Anpassung dieser Typen können wir Sensoren mit erhöhter Empfindlichkeit herstellen, die schwächere Magnetfelder mit verbesserter Präzision und Reichweite erfassen können. Darüber hinaus ermöglichen bestimmte Eigenschaften schnellere Änderungen des magnetischen Flusses, was zu schnelleren Sensorreaktionszeiten führt.
· Medizinische Anwendungen
Es verwendet Elektromagnete in der medizinischen Bildgebung zur Diagnose. Es wird zur magnetischen Abschirmung verwendet, beispielsweise zur Abschirmung von Magnetresonanztomographiegeräten vor externen Magnetfeldern für eine genaue Bildgebung. Biokompatibilität: Bestimmte Typen sind MRT-kompatibel und für den medizinischen Einsatz unbedenklich.
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