Le comportement magnétique des aciers inoxydables varie considérablement, allant du paramagnétique (non magnétique) dans les nuances entièrement austénitiques au comportement magnétique dur ou permanent en les nuances martensitiques durcies. Les aciers inoxydables n’ont pas été largement utilisés uniquement comme matériaux magnétiques car leur capacité magnétique est presque toujours inférieure à celle des matériaux magnétiques conventionnels. Cependant, il existe des circonstances et des applications où le comportement magnétique ou non magnétique peut influencer considérablement la fabrication et l’utilisation de ces alliages.

Aciers inoxydables austénitiques (non magnétiques)

Tous les aciers inoxydables austénitiques sont paramagnétiques ( non magnétique) à l’état entièrement austénitique comme cela se produit dans les alliages bien recuits. Les perméabilités magnétiques CC vont de 1,003 à 1,005 lorsqu’elles sont mesurées à des forces de magnétisation de 200 oersteds (16k A / m). La perméabilité augmente avec le travail à froid en raison de la martensite induite par la déformation, une phase ferromagnétique. Pour certaines nuances telles que les types 302 et 304, l’augmentation de la perméabilité magnétique peut être appréciable, ce qui fait que ces nuances sont faiblement ferromagnétiques à l’état fortement écroui. La susceptibilité d’une nuance particulière à devenir ferromagnétique lorsqu’elle est fortement travaillée à froid dépend de la stabilité de l’austénite, qui, à son tour, dépend de la composition chimique et de l’homogénéité. Ceci est décrit dans l’article « Stability of Austenite in Stainless Steels » de CB Post et WS Eberly, publié dans « Transactions of the American Society for Metals », volume 39, (1947), pages 868 à 890.
L’effet du travail à froid sur la perméabilité magnétique est illustré pour plusieurs aciers inoxydables austénitiques sur la figure 1. La relation entre la résistance ultime à la traction et la perméabilité magnétique est illustrée sur la figure 2. L’augmentation de la perméabilité est bien corrélée avec l’augmentation de la résistance à la traction ou du comportement d’écrouissage, qui est une autre mesure de la stabilité de l’austénite. Les performances différentes entre les grades reflètent leur composition. En particulier, le nickel augmente la stabilité de l’austénite, diminuant ainsi la vitesse d’écrouissage et la vitesse d’augmentation de la perméabilité magnétique. Par conséquent, les nuances de nickel supérieures, telles que Carpenter Stainless No. 10 (Type 384), présentent des perméabilités magnétiques inférieures à celles des nuances de nickel inférieures telles que Project 70 + ® Type 304 / 304L lorsqu’elles sont travaillées à froid en quantités équivalentes. Les alliages à haute teneur en manganèse et à haute teneur en azote, tels que Carpenter 18Cr-2Ni-12Mn, sont également réputés pour maintenir une faible perméabilité après une forte déformation.
Les perméabilités magnétiques réalisables dans les aciers inoxydables austénitiques sont très faibles par rapport aux matériaux magnétiques conventionnels tels que sous forme d’alliages silicium-fer. Par conséquent, leur comportement non magnétique est plus préoccupant. Certaines utilisations telles que les boîtiers et les composants pour les équipements de détection magnétique utilisés à des fins de sécurité, de mesure et de contrôle nécessitent que l’acier soit non magnétique. En effet, la présence de pièces, même faiblement ferromagnétiques, peut nuire aux performances. À moins que les pièces en acier inoxydable austénitique ne soient utilisées à l’état recuit et ne soient soumises à une déformation pendant l’utilisation, une nuance de nickel plus élevée serait un choix prudent en supposant qu’elle offre la résistance et la résistance à la corrosion appropriées.
Pour une nuance donnée, le la perméabilité peut varier considérablement en fonction de la chimie et du degré de travail à froid de l’acier. Souvent, un lot particulier d’un grade « instable » tel que le Type 304 peut fonctionner de manière satisfaisante. Si la perméabilité magnétique d’un acier inoxydable austénitique est particulièrement préoccupante, elle peut être mesurée par des moyens relativement simples comme décrit dans la méthode standard ASTM A342.

Aciers inoxydables ferritiques

Aciers inoxydables ferritiques sont ferromagnétiques et ont été utilisés comme composants magnétiques doux tels que des noyaux de solénoïde et des pièces polaires. Bien que leurs propriétés magnétiques ne soient généralement pas aussi bonnes que les alliages magnétiques doux conventionnels, ils sont utilisés avec succès pour des composants magnétiques qui doivent résister à des environnements corrosifs. En tant que tels, ils offrent une alternative économique aux composants en fer plaqué et en silicium-fer. De plus, la résistivité électrique relativement élevée des aciers inoxydables ferritiques a donné lieu à des performances AC supérieures.

Les propriétés magnétiques douces, c’est-à-dire une perméabilité magnétique élevée, une faible force coercitive (Hc) et une faible induction résiduelle (Br), dépendent fortement de la chimie de l’alliage, en particulier des impuretés telles que le carbone , des inclusions de soufre et non métalliques, et des contraintes dues au travail à froid. La perméabilité magnétique diminue et la force coercitive augmente. Autrement dit, le comportement est moins magnétiquement doux, avec des quantités croissantes d’impuretés et de stress. En conséquence, des alliages de haute pureté bien recuits donnent des performances magnétiques optimales.Carpenter produit deux qualités d’acier inoxydable ferritique, la qualité du solénoïde Carpenter Stainless Type 430F et la qualité du solénoïde Carpenter Stainless Type 430FR, à prendre en compte dans les applications d’alliage magnétique doux. Ces deux nuances sont fondues et traitées pour des propriétés magnétiques constantes tout en offrant une résistance à la corrosion similaire à celle du type 430F.
Même si un acier inoxydable ferritique n’est pas utilisé comme composant magnétique, son comportement magnétique peut être important pour la fabrication et utilisation. Les aciers inoxydables ferritiques recuits présentent un comportement magnétique doux, ce qui signifie qu’ils n’ont pas la capacité d’attirer d’autres objets magnétiques lorsqu’ils sont retirés d’un champ magnétique appliqué de l’extérieur. Le travail à froid, cependant, augmente la force coercitive (Hc) de ces aciers en changeant leur comportement de celui d’un aimant doux à celui d’un aimant permanent faible. Si des pièces en acier inoxydable ferritique travaillé à froid sont exposées à un champ magnétique puissant, comme cela se produit lors de l’inspection par particules magnétiques, les pièces peuvent être magnétisées en permanence et, par conséquent, capables d’attirer d’autres objets ferromagnétiques. En plus de causer des problèmes de manipulation, les pièces pourraient attirer des morceaux de fer ou d’acier qui, s’ils ne sont pas enlevés, altèrent la résistance à la corrosion. Il est donc prudent de démagnétiser électriquement ou thermiquement de telles pièces si elles ont été soumises à un fort champ magnétique lors de la fabrication. Les propriétés magnétiques de certains aciers inoxydables ferritiques sont répertoriées dans le tableau 1.

Acier inoxydable martensitique et durcissable par précipitation

Tous les aciers martensitiques et la plupart des aciers inoxydables durcissables par précipitation sont ferromagnétiques. En raison des contraintes induites par la transformation de durcissement, ces nuances présentent des propriétés magnétiques permanentes si elles sont magnétisées à l’état durci. Pour une nuance donnée, la force coercitive a tendance à augmenter avec l’augmentation de la dureté, rendant ces alliages plus difficiles à démagnétiser. Bien qu’elles ne soient pas utilisées comme des aimants permanents dans une mesure significative, les difficultés potentielles mentionnées précédemment des aciers inoxydables ferritiques durcis s’appliquent également à ces aciers. Les propriétés magnétiques de certains aciers martensitiques sont également présentées dans le tableau 1.

Données ci-dessus déterminées sur des barres rondes 0,375 « (9,53 mm) à 0,625 » (15,88 mm) selon ASTM

Un perméamètre de 341 Fahy.

A – entièrement recuit

H – traité thermiquement pour une dureté maximale