El comportamiento magnético de los aceros inoxidables varía considerablemente, desde paramagnético (no magnético) en grados totalmente austeníticos hasta comportamiento magnético duro o permanente en los grados martensíticos endurecidos. Los aceros inoxidables no han encontrado un uso generalizado únicamente como materiales magnéticos, ya que su capacidad magnética es casi siempre inferior a los materiales magnéticos convencionales. Sin embargo, existen circunstancias y aplicaciones en las que el comportamiento magnético o no magnético puede influir significativamente en la fabricación y el uso de estas aleaciones.
Aceros inoxidables austeníticos (no magnéticos)
Todos los aceros inoxidables austeníticos son paramagnéticos ( no magnético) en la condición totalmente austenítica como ocurre en las aleaciones bien recocidas. Las permeabilidades magnéticas de CC oscilan entre 1,003 y 1,005 cuando se miden a fuerzas de magnetización de 200 oersteds (16 k A / m). La permeabilidad aumenta con el trabajo en frío debido a la martensita inducida por deformación, una fase ferromagnética. Para ciertos grados, como los tipos 302 y 304, el aumento de la permeabilidad magnética puede ser apreciable, lo que hace que estos grados sean débilmente ferromagnéticos en condiciones de trabajo en frío intenso. La susceptibilidad de un grado particular a convertirse en ferromagnético cuando se trabaja en frío depende de la estabilidad de la austenita, que, a su vez, depende de la composición química y la homogeneidad. Esto se describe en el artículo «Stability of Austenite in Stainless Steels» de CB Post y WS Eberly, publicado en «Transactions of the American Society for Metals», volumen 39, (1947), páginas 868 a 890.
El efecto del trabajo en frío sobre la permeabilidad magnética se ilustra para varios aceros inoxidables austeníticos en la Figura 1. La relación entre la resistencia máxima a la tracción y la permeabilidad magnética se muestra en la Figura 2. El aumento de la permeabilidad se correlaciona bien con el aumento de la resistencia a la tracción o el comportamiento de endurecimiento por trabajo. que es otra medida de la estabilidad de la austenita. El desempeño diferente entre grados es un reflejo de su composición. En particular, el níquel aumenta la estabilidad de la austenita, disminuyendo así la tasa de endurecimiento por trabajo y la tasa de aumento de la permeabilidad magnética. En consecuencia, los grados de níquel más altos, como el acero inoxidable Carpenter No. 10 (Tipo 384), exhiben permeabilidades magnéticas más bajas que los grados de níquel más bajos como el Proyecto 70 + ® Tipo 304 / 304L cuando se trabaja en frío en cantidades equivalentes. Las aleaciones con alto contenido de manganeso y nitrógeno, como Carpenter 18Cr-2Ni-12Mn, también se destacan por mantener una baja permeabilidad después de una gran deformación.
Las permeabilidades magnéticas alcanzables en los aceros inoxidables austeníticos son muy bajas en comparación con los materiales magnéticos convencionales como como aleaciones de hierro y silicio. Por lo tanto, su comportamiento no magnético es más preocupante. Ciertos usos, como carcasas y componentes para equipos de detección magnética utilizados con fines de seguridad, medición y control, requieren que el acero no sea magnético. Esto se debe a que la presencia de partes incluso débilmente ferromagnéticas puede afectar negativamente al rendimiento. A menos que las piezas de acero inoxidable austenítico se utilicen en estado recocido y no estén sujetas a deformación durante el uso, un grado de níquel más alto sería una elección prudente suponiendo que ofreciera la resistencia y resistencia a la corrosión adecuadas.
Para un grado dado, el magnético La permeabilidad puede variar significativamente según la química y el grado de trabajo en frío del acero. A menudo, un lote particular de un grado «inestable» como el Tipo 304 puede funcionar satisfactoriamente. Si la permeabilidad magnética de un acero inoxidable austenítico es de particular interés, se puede medir por medios relativamente simples como se describe en el método estándar ASTM A342.
Aceros inoxidables ferríticos
Aceros inoxidables ferríticos son ferromagnéticos y se han utilizado como componentes magnéticos blandos, como núcleos de solenoide y piezas polares. Aunque sus propiedades magnéticas no son generalmente tan buenas como las de las aleaciones magnéticas blandas convencionales, se utilizan con éxito para componentes magnéticos que deben resistir entornos corrosivos. Como tales, ofrecen una alternativa rentable a los componentes de hierro plateado y silicio-hierro. Además, la resistividad eléctrica relativamente alta de los aceros inoxidables ferríticos ha dado como resultado un rendimiento de CA superior.
Las propiedades magnéticas suaves, es decir, alta permeabilidad magnética, baja fuerza coercitiva (Hc) y baja inducción residual (Br), dependen en gran medida de la química de la aleación, en particular de las impurezas como el carbono , azufre y inclusiones no metálicas, y tensiones debidas al trabajo en frío. La permeabilidad magnética disminuye y la fuerza coercitiva aumenta. Es decir, el comportamiento es menos suave magnéticamente, con cantidades crecientes de impurezas y estrés. Como resultado, las aleaciones bien recocidas y de alta pureza producen un rendimiento magnético óptimo.Carpenter produce dos grados de acero inoxidable ferrítico, calidad de solenoide de acero inoxidable Carpenter tipo 430F y calidad de solenoide de acero inoxidable Carpenter tipo 430FR, para su consideración en aplicaciones de aleación magnética blanda. Estos dos grados se funden y procesan para obtener propiedades magnéticas consistentes al tiempo que ofrecen una resistencia a la corrosión similar a la del Tipo 430F.
Incluso si no se utiliza un acero inoxidable ferrítico como componente magnético, su comportamiento magnético puede ser de importancia para la fabricación y usar. Los aceros inoxidables ferríticos recocidos exhiben un comportamiento magnético suave, lo que significa que no tienen la capacidad de atraer otros objetos magnéticos cuando se retiran de un campo magnético aplicado externamente. El trabajo en frío, sin embargo, aumenta la fuerza coercitiva (Hc) de estos aceros cambiando su comportamiento de un imán blando al de un imán permanente débil. Si las piezas de acero inoxidable ferrítico trabajado en frío se exponen a un campo magnético fuerte, como ocurre en la inspección de partículas magnéticas, las piezas pueden magnetizarse permanentemente y, por lo tanto, pueden atraer otros objetos ferromagnéticos. Además de causar posibles problemas de manipulación, las piezas podrían atraer trozos de hierro o acero que, si no se eliminan, afectarán la resistencia a la corrosión. Por tanto, es prudente desmagnetizar eléctrica o térmicamente dichas piezas si han sido sometidas a un fuerte campo magnético durante la fabricación. Las propiedades magnéticas de algunos aceros inoxidables ferríticos se enumeran en la Tabla 1.
Acero inoxidable martensítico y endurecible por precipitación
Todos los aceros inoxidables martensíticos y la mayoría de los aceros inoxidables endurecibles por precipitación son ferromagnéticos. Debido a las tensiones inducidas por la transformación de endurecimiento, estos grados exhiben propiedades magnéticas permanentes si se magnetizan en estado endurecido. Para un grado dado, la fuerza coercitiva tiende a aumentar al aumentar la dureza, lo que hace que estas aleaciones sean más difíciles de desmagnetizar. Aunque no se utilizan como imanes permanentes en un grado significativo, las posibles dificultades mencionadas anteriormente de los aceros inoxidables ferríticos endurecidos también se aplican a estos aceros. Las propiedades magnéticas de algunos aceros martensíticos también se muestran en la Tabla 1.
Datos anteriores determinados en barras redondas 0.375 «(9.53 mm) a 0.625» (15.88 mm) según ASTM
Un permeámetro 341-Fahy.
A: totalmente recocido
H: tratado térmicamente para obtener la máxima dureza
