Почему немагнитные изделия из нержавеющей стали иногда проявляют магнетизм: Объяснение эксперта

Изделия из нержавеющей стали окружают нас повсюду - от кухонных приборов до медицинского оборудования и промышленных компонентов. Это привело к ошибочному мнению, что "настоящая нержавеющая сталь никогда не магнитится", что не может быть дальше от истины". Многие потребители проверяют намагниченность изделий из нержавеющей стали, чтобы определить их подлинность и качество, полагая, что магнитное притяжение означает, что продукт некачественный, поддельный или имеет неправильную маркировку.

Но это общее мнение, как известно любому человеку, разбирающемуся в металлургии и производстве нержавеющей стали, является большим упрощением, вводящим в заблуждение. Это приводит нас к усложнению вопроса о магнитной нержавеющей стали в повседневной жизни: На самом деле многие подлинные материалы из нержавеющей стали - даже антимагнитные - в подходящих условиях будут создавать минимальный магнетизм.

В этом всеобъемлющем руководстве мы объясним, почему немагнитные нержавеющие стали - в частности, марки 201 и 304 - проявляют магнетизм, а также дадим общие советы, которые помогут как потребителям, так и профессионалам правильно интерпретировать и оценивать изделия из нержавеющей стали.

Магнитные свойства различных видов нержавеющей стали

При выборе нержавеющей стали следует учитывать, что нержавеющая сталь - это не один и тот же материал, а скорее семейство сплавов, объединенных по кристаллической структуре. На основании металлургической классификации нержавеющие стали можно разделить на три большие группы.

Аустенитная нержавеющая сталь

Ферромагнитные свойства этих сталей больше похожи на те, что встречаются среди обычных типов (например, 201, 202, 301, 304 и 316), которые обычно не намагничиваются в общем смысле, поэтому они демонстрируют немагнитное или очень слабое магнитное поведение при комнатной температуре. Они имеют гранецентрированную кубическую (FCC) кристаллическую структуру и являются слабо немагнитными.

Хотя потребители в изобилии встречают всевозможные изделия из аустенитной нержавеющей стали (кухонная утварь марки 304 распространена по всему миру), различия между ними необходимо понимать, и они объясняют, почему магнитные свойства могут так сильно варьироваться от одного изделия к другому, даже одной и той же марки.

• Кристаллическая структура: Гранецентрированный кубический (FCC)
• Нормальный магнетизм: От немагнитных до очень слабомагнитных
• Распространен в кухонной утвари, бытовой технике и инструментах для обработки пищевых продуктов
• Несмотря на то, что они считаются "немагнитными", при определенных условиях они могут проявлять легкий магнетизм.

Ферритные нержавеющие стали (например, 430)

• Кристаллическая структура: Кубический с центром в теле (BCC)
• Магнетизм: Природный магнит
• Менее коррозионностойкие, чем аустенитные, но более доступные.

Мартенситные нержавеющие стали (например, 410, 420)

• Кристаллическая структура: Тетрагонально-центрированный (BCT)
• Магнетизм: Сильно магнитный
• Часто используется в ножах и режущих инструментах благодаря своей твердости.

Причина, по которой аустенитная нержавеющая сталь (например, 304) может стать магнитной

Влияние легирующих элементов и металлургических изменений

Аустенитная фаза обычной нержавеющей стали марки 304, или "18-8", которая представляет собой сплав хрома 18% и никеля 8%, стабильна при комнатной температуре. Но даже незначительное высвобождение никеля и/или хрома в процессе производства может привести к незапланированному образованию небольшого количества ферритной или мартенситной фаз в сплаве. Как ферритная, так и мартенситная фазы являются магнитными и, таким образом, обеспечивают слабое магнитное поведение стали.

Например, в условиях практического производства практически невозможно гарантировать однородность сплава 100%. Небольшие различия в процессе выплавки и охлаждения приводят к тому, что металлурги называют "химической сегрегацией". Несколько богатых железом фаз, которые реагируют на магнитное воздействие, ликвидируют визуально повышенные участки. Хотя такие участки составляют небольшой процент сплава, их магнитный отклик может быть обнаружен высокопрочными бытовыми магнитами и заставляет потребителей необоснованно сомневаться в подлинности продукта.

Холодная обработка и эффекты механической обработки

Механическая обработка влияет на все, не только на нержавеющую сталь, но, пожалуй, самой распространенной причиной, по которой настоящая немагнитная нержавеющая сталь становится магнитной, является холодная обработка, также известная как механическая деформация. Холодная обработка - это физическая деформация металла ниже температуры его рекристаллизации, характерная для таких производственных процессов, как прокатка, гибка, волочение или штамповка.

Аустенитные нержавеющие стали, независимо от их марки, такие как 304, являются немагнитными в фазе раствора; однако при холодной обработке эти стали претерпевают частичную трансформацию кристаллической структуры из немагнитного аустенита в магнитный мартенсит. Чем больше деформация, тем больше локальная мартенситная фаза имеет тенденцию к развитию, что приводит к более высокому магнитному отклику изделия. Например:

• Обычная труба из нержавеющей стали диаметром Φ76 мм практически не притягивается магнитом, поскольку деформация в процессе формовки очень мала.
• Например, происходит значительная деформация, и поэтому магнитное притяжение значительно возрастает, когда одна и та же партия стали вытягивается в фракцию, например, в трубу Φ9,5 мм.
• Прямоугольные или квадратные трубы подвергаются еще большей деформации - особенно на углах, - поэтому проявляют больше магнетизма.

Это явление, научно известное как деформационно-индуцированное мартенситное превращениеЭто хорошо известно в мире металлургии, но может быть неправильно понято или не известно широкому кругу потребителей.

Патентованные заблуждения потребителей и способы их устранения

Скажем, потребители экспериментируют со своей домашней кухонной утварью, используя мощные неодимовые магниты. Они даже будут убеждены, что их изделия из нержавеющей стали не являются подлинными и безопасными, даже если на них есть небольшое магнитное притяжение. Но практический металлургический опыт показывает обратное.

Для практического решения проблем клиентов:

• Проведите тест на магнитное притяжение обычных изделий из углеродистой стали (например, гвоздей или шурупов), чтобы понять, насколько силен магнетизм в вашем изделии по сравнению с нержавеющей сталью. Даже если нержавеющая сталь марки 304 подвергается холодной обработке, она будет гораздо менее магнитной, чем углеродистая или ферритная нержавеющая сталь, например, марка 430.
• Покажите, что магнетизм, полученный в результате холодной обработки, уменьшается со временем, особенно если изделие подвергается термообработке или используется в течение длительного времени при высокой температуре (как в случае с посудой). Это монотонно уменьшающееся поведение доказывает, что даже механическая деформация является источником магнетизма, позволяющим отличить настоящую аустенитную нержавейку от специфических магнитных сплавов.

Тематическое исследование: Декоративные кухонные принадлежности в условиях механической деформации

Наборы посуды из настоящей нержавеющей стали 304 были отштампованы с помощью механических усилий, приложенных в ходе операций формовки в практических условиях. Первым испытанием магнита было слабое магнитное притяжение, шокировавшее потребителей, привыкших к металлургическим знаниям.

Однако длительное использование при температуре приготовления пищи и обычная термоциклическая обработка на кухне показали, что при повторных испытаниях магнитность значительно снизилась, подтвердив, что любой магнетизм, вызванный деформацией, был преходящим, с небольшим дополнительным риском с точки зрения качества или безопасности продукции. Этот практический опыт подтверждает необходимость информирования потребителей о том, что все продукты, продаваемые как изделия из нержавеющей стали, не связаны с тем, насколько они магнитны.

Руководство для потребителей и промышленности

Как советуют эксперты-металлурги и опытные производители:

• Прохлада с помощью магнитных тестов: Магнетизм сам по себе является ненадежной оценкой качества или подлинности нержавеющей стали, утверждает группа.
• См. документацию и сертификаты на продукцию: Проверьте официальные сертификаты продукции или протоколы испытаний независимых лабораторий, предоставленные авторитетными производителями, чтобы подтвердить спецификацию материала.
• Значение в реальном мире: Слабый магнетизм, вызванный механической обработкой или незначительными химическими изменениями, не ухудшает эксплуатационных характеристик, коррозионной стойкости и безопасности изделия.

Заключительные замечания и важные уроки

В целом, небольшой магнетизм в обычных изделиях из немагнитной нержавеющей стали, таких как сплавы 304 и 201, с научной точки зрения вполне объясним, не является поводом для беспокойства и обычно вполне нормален. Условия, при которых обычно возникает магнетизм:

• Ограниченная вариативность химического состава в производстве.
• Процессы холодной обработки:Механическая деформация.
• Временные магнитные эффекты, которые постепенно ослабевают по мере накопления времени и использования.

Повышение осведомленности потребителей и заинтересованных лиц о реалиях нашей отрасли помогает развеять эти мифы, способствуя повышению доверия потребителей и предотвращая необоснованное беспокойство о качестве продукции. Поэтому магнитные испытания должны быть только дополнительными (не окончательными) при оценке нержавеющих изделий.

Это целостное знание позволяет потребителям во всем мире признать и одобрить подлинное качество и эксплуатационные характеристики изделий из нержавеющей стали, независимо от случаев проявления временных магнитных свойств через неожиданные промежутки времени.