Il comportamento magnetico degli acciai inossidabili varia notevolmente, dal paramagnetico (non magnetico) nei gradi completamente austenitici al comportamento magnetico duro o permanente in i gradi martensitici induriti. Gli acciai inossidabili non hanno trovato un uso diffuso esclusivamente come materiali magnetici poiché la loro capacità magnetica è quasi sempre inferiore ai materiali magnetici convenzionali. Tuttavia, ci sono circostanze e applicazioni in cui il comportamento magnetico o non magnetico può influenzare in modo significativo la fabbricazione e l’uso di queste leghe.
Acciai inossidabili austenitici (non magnetici)
Tutti gli acciai inossidabili austenitici sono paramagnetici ( non magnetico) nella condizione completamente austenitica come avviene nelle leghe ben ricotte. Le permeabilità magnetiche CC variano da 1,003 a 1,005 se misurate a forze magnetizzanti di 200 oersted (16k A / m). La permeabilità aumenta con la lavorazione a freddo a causa della martensite indotta da deformazione, una fase ferromagnetica. Per alcuni gradi come i tipi 302 e 304, l’aumento della permeabilità magnetica può essere apprezzabile, con il risultato che questi gradi sono debolmente ferromagnetici nelle condizioni di lavorazione a freddo. La suscettibilità di un particolare grado a diventare ferromagnetico quando lavorato pesantemente a freddo dipende dalla stabilità dell’austenite, che a sua volta dipende dalla composizione chimica e dall’omogeneità. Ciò è descritto nell’articolo “Stability of Austenite in Stainless Steels” di CB Post e WS Eberly, pubblicato in “Transactions of the American Society for Metals”, volume 39, (1947), pagine da 868 a 890.
L’effetto del lavoro a freddo sulla permeabilità magnetica è illustrato per diversi acciai inossidabili austenitici nella Figura 1. La relazione tra la resistenza alla trazione e la permeabilità magnetica è mostrata nella Figura 2. L’aumento della permeabilità è correlato bene con l’aumento della resistenza alla trazione o del comportamento di incrudimento, che è un’altra misura della stabilità dell’austenite. La diversa prestazione tra i voti è un riflesso della loro composizione. In particolare, il nichel aumenta la stabilità dell’austenite, diminuendo così la velocità di incrudimento e la velocità di aumento della permeabilità magnetica. Di conseguenza, i gradi di nichel più alti, come Carpenter Stainless No. 10 (Tipo 384), mostrano permeabilità magnetiche inferiori rispetto ai gradi di nichel inferiori come Project 70 + ® Tipo 304 / 304L quando lavorati a freddo in quantità equivalenti. Le leghe ad alto contenuto di manganese e ad alto contenuto di azoto, come Carpenter 18Cr-2Ni-12Mn, sono anche note per mantenere una bassa permeabilità dopo forti deformazioni.
Le permeabilità magnetiche ottenibili negli acciai inossidabili austenitici sono molto basse rispetto ai materiali magnetici convenzionali come come leghe silicio-ferro. Pertanto, il loro comportamento non magnetico è più preoccupante. Alcuni usi come alloggiamenti e componenti per apparecchiature di rilevamento magnetico utilizzati per scopi di sicurezza, misurazione e controllo richiedono che l’acciaio sia amagnetico. Questo perché la presenza di parti anche debolmente ferromagnetiche può influire negativamente sulle prestazioni. A meno che le parti in acciaio inossidabile austenitico non siano utilizzate allo stato ricotto e non siano soggette a deformazione durante l’uso, un grado di nichel superiore sarebbe una scelta prudente, supponendo che offrisse la resistenza e la resistenza alla corrosione appropriate.
Per un dato grado, il magnetico la permeabilità può variare in modo significativo a seconda della chimica e del grado di lavorazione a freddo dell’acciaio. Spesso un lotto particolare di un grado “instabile” come il Tipo 304 può funzionare in modo soddisfacente. Se la permeabilità magnetica di un acciaio inossidabile austenitico è particolarmente preoccupante, può essere misurata con mezzi relativamente semplici come descritto nel metodo standard ASTM A342.
Acciai inossidabili ferritici
Acciai inossidabili ferritici sono ferromagnetici e sono stati utilizzati come componenti magnetici morbidi come nuclei di solenoidi ed espansioni polari. Sebbene le loro proprietà magnetiche non siano generalmente buone come le leghe magnetiche dolci convenzionali, vengono utilizzate con successo per componenti magnetici che devono resistere ad ambienti corrosivi. In quanto tali, offrono un’alternativa economica ai componenti in ferro placcato e silicio-ferro. Inoltre, la resistività elettrica relativamente elevata degli acciai inossidabili ferritici ha portato a prestazioni CA superiori.
Le proprietà magnetiche morbide, ad esempio elevata permeabilità magnetica, bassa forza coercitiva (Hc) e bassa induzione residua (Br), dipendono fortemente dalla chimica della lega, in particolare dalle impurità come il carbonio , inclusioni di zolfo e non metallici e sollecitazioni dovute alla lavorazione a freddo. La permeabilità magnetica diminuisce e la forza coercitiva aumenta. Cioè, il comportamento è meno magneticamente morbido, con quantità crescenti di impurità e stress. Di conseguenza, leghe ben ricotte e di elevata purezza offrono prestazioni magnetiche ottimali.Carpenter produce due gradi di acciaio inossidabile ferritico, solenoide di qualità inossidabile tipo 430F Carpenter e solenoide di qualità inossidabile 430FR Carpenter, da prendere in considerazione nelle applicazioni di leghe magnetiche morbide. Questi due gradi vengono fusi e lavorati per ottenere proprietà magnetiche coerenti offrendo al contempo una resistenza alla corrosione simile a quella del Tipo 430F.
Anche se un acciaio inossidabile ferritico non viene utilizzato come componente magnetico, il suo comportamento magnetico può essere significativo per la fabbricazione e uso. Gli acciai inossidabili ferritici ricotti mostrano un comportamento magnetico dolce, il che significa che non hanno la capacità di attrarre altri oggetti magnetici quando vengono rimossi da un campo magnetico applicato esternamente. La lavorazione a freddo, invece, aumenta la forza coercitiva (Hc) di questi acciai modificando il loro comportamento da quello di un magnete morbido a quello di un debole magnete permanente. Se parti di acciaio inossidabile ferritico lavorato a freddo sono esposte a un forte campo magnetico come avviene durante l’ispezione delle particelle magnetiche, le parti possono essere magnetizzate in modo permanente e, quindi, in grado di attrarre altri oggetti ferromagnetici. Oltre a causare problemi di manipolazione, le parti sarebbero in grado di attirare pezzi di ferro o acciaio che, se non rimossi, comprometteranno la resistenza alla corrosione. È quindi prudente smagnetizzare elettricamente o termicamente tali parti se sono state sottoposte a un forte campo magnetico durante la fabbricazione. Le proprietà magnetiche di alcuni acciai inossidabili ferritici sono elencate nella Tabella 1.
Acciaio inossidabile martensitico e temprabile per precipitazione
Tutti gli acciai inossidabili martensitici e la maggior parte degli acciai inossidabili temprabili per precipitazione sono ferromagnetici. A causa delle sollecitazioni indotte dalla trasformazione di tempra, questi gradi mostrano proprietà magnetiche permanenti se magnetizzati allo stato indurito. Per un dato grado, la forza coercitiva tende ad aumentare con l’aumentare della durezza, rendendo queste leghe più difficili da smagnetizzare. Sebbene non siano utilizzati in misura significativa come magneti permanenti, le potenziali difficoltà precedentemente menzionate degli acciai inossidabili ferritici temprati si applicano anche a questi acciai. Le proprietà magnetiche di alcuni acciai martensitici sono mostrate anche nella Tabella 1.
Dati di cui sopra determinati su barre tonde Da 0,375 “(9,53 mm) a 0,625” (15,88 mm) secondo ASTM
Un permeametro 341-Fahy.
A — completamente ricotto
H — trattato termicamente per la massima durezza
