Het magnetisch gedrag van roestvrij staal varieert aanzienlijk, variërend van paramagnetisch (niet-magnetisch) in volledig austenitische kwaliteiten tot hard of permanent magnetisch gedrag in de geharde martensitische kwaliteiten. Roestvaste staalsoorten worden niet algemeen gebruikt als uitsluitend magnetische materialen, aangezien hun magnetische capaciteit bijna altijd inferieur is aan conventionele magnetische materialen. Er zijn echter omstandigheden en toepassingen waarbij het magnetische of niet-magnetische gedrag de fabricage en het gebruik van deze legeringen aanzienlijk kan beïnvloeden.

Austenitisch (niet-magnetisch) roestvast staal

Alle austenitische roestvaste staalsoorten zijn paramagnetisch ( niet-magnetisch) in de volledig austenitische toestand zoals bij goed gegloeide legeringen. De magnetische DC-permeabiliteiten variëren van 1,003 tot 1,005 wanneer gemeten bij magnetisatiekrachten van 200 oersteds (16k A / m). De permeabiliteit neemt toe bij koud werken door vervorming geïnduceerd martensiet, een ferromagnetische fase. Voor bepaalde soorten, zoals typen 302 en 304, kan de toename in magnetische permeabiliteit aanzienlijk zijn, waardoor deze kwaliteiten zwak ferromagnetisch zijn in de zwaar koudbewerkte toestand. De gevoeligheid van een bepaalde kwaliteit om ferromagnetisch te worden bij zwaar koud bewerken hangt af van de stabiliteit van het austeniet, die op zijn beurt weer afhangt van de chemische samenstelling en homogeniteit. Dit wordt beschreven in het artikel “Stability of Austenite in Stainless Steels” door CB Post en WS Eberly, gepubliceerd in “Transactions of the American Society for Metals”, deel 39, (1947), pagina’s 868 tot 890.
Het effect van koudwerk op magnetische permeabiliteit wordt geïllustreerd voor verschillende austenitische roestvaste staalsoorten in figuur 1. De relatie tussen ultieme treksterkte en magnetische permeabiliteit wordt getoond in figuur 2. De toename van de permeabiliteit correleert goed met de toename van de treksterkte of het gedrag van uitharding, wat een andere maatstaf is voor austenietstabiliteit. De verschillende prestaties tussen klassen zijn een weerspiegeling van hun samenstelling. In het bijzonder verhoogt nikkel de austenietstabiliteit, waardoor de verhardingssnelheid en de snelheid waarmee de magnetische permeabiliteit toeneemt, afneemt. Bijgevolg vertonen de hogere nikkelkwaliteiten, zoals Carpenter Stainless No. 10 (type 384), lagere magnetische permeabiliteiten dan de lagere nikkelkwaliteiten zoals Project 70 + ® Type 304 / 304L wanneer ze in equivalente hoeveelheden koud worden bewerkt. De legeringen met een hoog mangaangehalte en een hoog stikstofgehalte, zoals Carpenter 18Cr-2Ni-12Mn, staan ook bekend om het handhaven van een lage permeabiliteit na zware vervorming.
De magnetische permeabiliteiten die haalbaar zijn in austenitisch roestvast staal zijn zeer laag in vergelijking met conventionele magnetische materialen zoals als silicium-ijzerlegeringen. Daarom baart hun niet-magnetische gedrag meer zorgen. Bepaalde toepassingen zoals behuizingen en componenten voor magnetische detectieapparatuur die wordt gebruikt voor beveiligings-, meet- en controledoeleinden, vereisen dat het staal niet-magnetisch is. Dat komt omdat de aanwezigheid van zelfs zwakke ferromagnetische onderdelen de prestatie nadelig kan beïnvloeden. Tenzij de austenitische roestvrijstalen onderdelen worden gebruikt in uitgegloeide toestand en niet worden onderworpen aan vervorming tijdens gebruik, zou een hogere nikkelkwaliteit een verstandige keuze zijn, ervan uitgaande dat deze de juiste corrosieweerstand en sterkte biedt.
Voor een bepaalde kwaliteit, de magnetische de doorlaatbaarheid kan aanzienlijk variëren, afhankelijk van de chemie en de mate van koude bewerking van het staal. Vaak kan een bepaald lot van een “onstabiele” kwaliteit zoals type 304 bevredigend presteren. Als de magnetische permeabiliteit van austenitisch roestvast staal van bijzonder belang is, kan deze worden gemeten met relatief eenvoudige middelen, zoals beschreven in ASTM standaardmethode A342.

Ferritisch roestvast staal

Ferritisch roestvast staal zijn ferromagnetisch en zijn gebruikt als zachte magnetische componenten zoals solenoïdekernen en poolstukken. Hoewel hun magnetische eigenschappen over het algemeen niet zo goed zijn als conventionele zachte magnetische legeringen, worden ze met succes gebruikt voor magnetische componenten die corrosieve omgevingen moeten weerstaan. Als zodanig bieden ze een kosteneffectief alternatief voor componenten van geplateerd ijzer en siliciumijzer. Bovendien heeft de relatief hoge elektrische weerstand van ferritische roestvaste staalsoorten geleid tot superieure wisselstroomprestaties.

Zachte magnetische eigenschappen, dwz hoge magnetische permeabiliteit, lage coërcitiekracht (Hc) en lage restinductie (Br), zijn sterk afhankelijk van de legeringchemie, met name onzuiverheden zoals koolstof , zwavel en niet-metalen insluitsels en spanningen als gevolg van koude bewerking. De magnetische permeabiliteit neemt af en de dwangkracht neemt toe. Dat wil zeggen, het gedrag is minder magnetisch zacht, met toenemende hoeveelheden onzuiverheden en spanning. Het resultaat is dat goed uitgegloeide legeringen van hoge zuiverheid optimale magnetische prestaties opleveren.Carpenter produceert twee soorten ferritisch roestvrij staal, Carpenter Stainless Type 430F Solenoid Quality en Carpenter Stainless Type 430FR Solenoid Quality, voor overweging in toepassingen van zachte magnetische legeringen. Deze twee soorten worden gesmolten en verwerkt voor consistente magnetische eigenschappen terwijl ze corrosiebestendigheid bieden die vergelijkbaar is met die van type 430F.
Zelfs als een ferritisch roestvrij staal niet wordt gebruikt als een magnetische component, kan het magnetische gedrag ervan van belang zijn voor fabricage en gebruik. Gegloeid ferritisch roestvast staal vertoont zacht magnetisch gedrag, wat betekent dat ze niet in staat zijn om andere magnetische objecten aan te trekken wanneer ze uit een extern aangelegd magnetisch veld worden verwijderd. Koud bewerken verhoogt echter de coërcitiekracht (Hc) van deze staalsoorten, waardoor hun gedrag verandert van dat van een zachte magneet naar dat van een zwakke permanente magneet. Als onderdelen van koud bewerkt ferritisch roestvast staal worden blootgesteld aan een sterk magnetisch veld, zoals dat optreedt bij magnetische deeltjesinspectie, kunnen de onderdelen permanent worden gemagnetiseerd en daardoor andere ferromagnetische objecten aantrekken. Behalve dat ze mogelijk hanteringsproblemen veroorzaken, zouden de onderdelen in staat zijn om stukjes ijzer of staal aan te trekken die, als ze niet worden verwijderd, de corrosiebestendigheid verminderen. Het is daarom verstandig om dergelijke onderdelen elektrisch of thermisch te demagnetiseren als ze tijdens de fabricage aan een sterk magnetisch veld zijn blootgesteld. Magnetische eigenschappen van sommige ferritische roestvaste staalsoorten zijn vermeld in tabel 1.

Martensitisch en precipitatiehardbaar roestvrij staal

Alle martensitische en de meeste precipitatiehardende roestvaste staalsoorten zijn ferromagnetisch. Vanwege de spanningen die worden veroorzaakt door de verhardingstransformatie, vertonen deze soorten permanente magnetische eigenschappen als ze worden gemagnetiseerd in geharde toestand. Voor een bepaalde kwaliteit heeft de coërcitiekracht de neiging toe te nemen met toenemende hardheid, waardoor deze legeringen moeilijker te demagnetiseren zijn. Hoewel ze niet in significante mate als permanente magneten worden gebruikt, zijn de eerder genoemde potentiële problemen van gehard ferritisch roestvast staal ook van toepassing op deze staalsoorten. Magnetische eigenschappen van sommige martensitische staalsoorten worden ook weergegeven in tabel 1.

Bovenstaande gegevens bepaald op ronde staven 0,375 “(9,53 mm) tot 0,625” (15,88 mm) volgens ASTM

Een 341-Fahy permeameter.

A – volledig gegloeid

H – warmtebehandeld voor maximale hardheid