Das magnetische Verhalten von rostfreien Stählen variiert erheblich und reicht von paramagnetisch (nicht magnetisch) in vollständig austenitischen Qualitäten bis zu hartem oder permanentmagnetischem Verhalten in die gehärteten martensitischen Qualitäten. Rostfreie Stähle haben nicht nur als magnetische Materialien eine weit verbreitete Verwendung gefunden, da ihre magnetische Fähigkeit herkömmlichen magnetischen Materialien fast immer unterlegen ist. Es gibt jedoch Umstände und Anwendungen, in denen das magnetische oder nichtmagnetische Verhalten die Herstellung und Verwendung dieser Legierungen erheblich beeinflussen kann.

Austenitische (nichtmagnetische) rostfreie Stähle

Alle austenitischen rostfreien Stähle sind paramagnetisch ( nicht magnetisch) im vollständig austenitischen Zustand, wie er in gut geglühten Legierungen auftritt. Die magnetischen Gleichstrompermeabilitäten reichen von 1,003 bis 1,005, gemessen bei Magnetisierungskräften von 200 Oersteds (16 kA / m). Die Permeabilität steigt mit der Kaltumformung aufgrund von verformungsinduziertem Martensit, einer ferromagnetischen Phase. Für bestimmte Typen wie die Typen 302 und 304 kann die Erhöhung der magnetischen Permeabilität merklich sein, was dazu führt, dass diese Typen im stark kaltverformten Zustand schwach ferromagnetisch sind. Die Anfälligkeit einer bestimmten Sorte, bei starker Kaltumformung ferromagnetisch zu werden, hängt von der Stabilität des Austenits ab, die wiederum von der chemischen Zusammensetzung und der Homogenität abhängt. Dies wird in dem Artikel „Stabilität von Austenit in rostfreien Stählen“ von CB Post und WS Eberly beschrieben, veröffentlicht in „Transactions of the American Society for Metals“, Band 39 (1947), Seiten 868 bis 890.
Die Wirkung Die Kaltumformung der magnetischen Permeabilität ist in Abbildung 1 für mehrere austenitische rostfreie Stähle dargestellt. Die Beziehung zwischen der endgültigen Zugfestigkeit und der magnetischen Permeabilität ist in Abbildung 2 dargestellt. Der Anstieg der Permeabilität korreliert gut mit der Zunahme der Zugfestigkeit oder des Kaltverfestigungsverhaltens. Dies ist ein weiteres Maß für die Austenitstabilität. Die unterschiedliche Leistung zwischen den Noten spiegelt ihre Zusammensetzung wider. Insbesondere erhöht Nickel die Austenitstabilität, wodurch die Kaltverfestigungsrate und die Rate der Erhöhung der magnetischen Permeabilität verringert werden. Folglich weisen die höheren Nickelqualitäten wie Carpenter Stainless Nr. 10 (Typ 384) geringere magnetische Permeabilitäten auf als die niedrigeren Nickelqualitäten wie Project 70 + ® Typ 304 / 304L, wenn sie in äquivalenten Mengen kaltverformt werden. Die Legierungen mit hohem Mangangehalt und hohem Stickstoffgehalt, wie z. B. Carpenter 18Cr-2Ni-12Mn, zeichnen sich auch durch die Aufrechterhaltung einer geringen Permeabilität nach starker Verformung aus.
Die in austenitischen rostfreien Stählen erreichbaren magnetischen Permeabilitäten sind im Vergleich zu herkömmlichen magnetischen Materialien wie z als Silizium-Eisen-Legierungen. Daher ist ihr nichtmagnetisches Verhalten eher ein Problem. Bestimmte Verwendungen wie Gehäuse und Komponenten für magnetische Detektionsgeräte, die zu Sicherheits-, Mess- und Steuerzwecken verwendet werden, erfordern, dass der Stahl nicht magnetisch ist. Dies liegt daran, dass das Vorhandensein selbst schwach ferromagnetischer Teile die Leistung beeinträchtigen kann. Sofern die austenitischen Edelstahlteile nicht im geglühten Zustand verwendet werden und während des Gebrauchs keiner Verformung ausgesetzt sind, wäre eine höhere Nickelqualität eine vorsichtige Wahl, vorausgesetzt, sie bietet die geeignete Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit.
Für eine bestimmte Qualität ist der Magnet Die Permeabilität kann je nach Chemie und Grad der Kaltumformung des Stahls erheblich variieren. Oft kann eine bestimmte Charge einer „instabilen“ Klasse wie Typ 304 zufriedenstellend funktionieren. Wenn die magnetische Permeabilität eines austenitischen rostfreien Stahls von besonderer Bedeutung ist, kann sie mit relativ einfachen Mitteln gemessen werden, wie in der ASTM-Standardmethode A342 beschrieben. Ferritische rostfreie Stähle Ferritische rostfreie Stähle sind ferromagnetisch und wurden als weichmagnetische Komponenten wie Magnetkerne und Polstücke verwendet. Obwohl ihre magnetischen Eigenschaften im Allgemeinen nicht so gut sind wie bei herkömmlichen weichmagnetischen Legierungen, werden sie erfolgreich für magnetische Komponenten eingesetzt, die korrosiven Umgebungen standhalten müssen. Als solche bieten sie eine kostengünstige Alternative zu plattierten Eisen- und Silizium-Eisen-Komponenten. Darüber hinaus hat der relativ hohe spezifische elektrische Widerstand von ferritischen rostfreien Stählen zu einer überlegenen Wechselstromleistung geführt.

Die weichmagnetischen Eigenschaften, dh die hohe magnetische Permeabilität, die geringe Koerzitivkraft (Hc) und die geringe Restinduktion (Br), hängen stark von der Legierungschemie ab, insbesondere von Verunreinigungen wie Kohlenstoff , Schwefel und nichtmetallische Einschlüsse sowie Spannungen durch Kaltumformung. Die magnetische Permeabilität nimmt ab und die Koerzitivkraft nimmt zu. Das heißt, das Verhalten ist mit zunehmenden Mengen an Verunreinigungen und Spannungen weniger magnetisch weich. Gut geglühte, hochreine Legierungen ergeben daher eine optimale magnetische Leistung.Carpenter produziert zwei Typen von ferritischem Edelstahl, Carpenter Stainless Typ 430F Solenoid Quality und Carpenter Stainless Type 430FR Solenoid Quality, zur Berücksichtigung in Anwendungen mit weichmagnetischen Legierungen. Diese beiden Typen werden geschmolzen und verarbeitet, um gleichbleibende magnetische Eigenschaften zu erzielen und gleichzeitig eine Korrosionsbeständigkeit ähnlich der des Typs 430F zu bieten.
Selbst wenn ein ferritischer rostfreier Stahl nicht als magnetische Komponente verwendet wird, kann sein magnetisches Verhalten für die Herstellung und Herstellung von Bedeutung sein benutzen. Geglühte ferritische rostfreie Stähle zeigen ein weichmagnetisches Verhalten, was bedeutet, dass sie nicht in der Lage sind, andere magnetische Objekte anzuziehen, wenn sie aus einem von außen angelegten Magnetfeld entfernt werden. Kaltumformung erhöht jedoch die Koerzitivkraft (Hc) dieser Stähle und ändert ihr Verhalten von einem weichen Magneten zu einem schwachen Permanentmagneten. Wenn Teile aus kaltverformtem ferritischem Edelstahl einem starken Magnetfeld ausgesetzt sind, wie es bei der Magnetpulverprüfung auftritt, können die Teile permanent magnetisiert werden und daher andere ferromagnetische Objekte anziehen. Abgesehen davon, dass die Teile möglicherweise Handhabungsprobleme verursachen, könnten sie Eisen- oder Stahlstücke anziehen, die, wenn sie nicht entfernt werden, die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen. Es ist daher ratsam, solche Teile entweder elektrisch oder thermisch zu entmagnetisieren, wenn sie während der Herstellung einem starken Magnetfeld ausgesetzt wurden. Die magnetischen Eigenschaften einiger ferritischer rostfreier Stähle sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Martensitischer und ausscheidungshärtbarer rostfreier Stahl

Alle martensitischen und am meisten ausscheidungshärtbaren rostfreien Stähle sind ferromagnetisch. Aufgrund der durch die Härtungstransformation induzierten Spannungen zeigen diese Typen permanentmagnetische Eigenschaften, wenn sie im gehärteten Zustand magnetisiert werden. Für eine gegebene Klasse neigt die Koerzitivkraft dazu, mit zunehmender Härte zuzunehmen, was es schwieriger macht, diese Legierungen zu entmagnetisieren. Obwohl nicht in nennenswertem Umfang als Permanentmagnete verwendet, gelten die zuvor erwähnten potenziellen Schwierigkeiten von gehärteten ferritischen rostfreien Stählen auch für diese Stähle. Die magnetischen Eigenschaften einiger martensitischer Stähle sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.

Über den an Rundstäben ermittelten Daten 9,53 mm (0,375 „) bis 15,88 mm (0,625“) pro ASTM

Ein 341-Fahy-Permeameter.

A – vollständig geglüht

H – wärmebehandelt für maximale Härte