Zachowanie magnetyczne stali nierdzewnych różni się znacznie, od paramagnetycznych (niemagnetycznych) w gatunkach w pełni austenitycznych do twardych lub trwałych właściwości magnetycznych w utwardzone gatunki martenzytyczne. Stale nierdzewne nie znalazły szerokiego zastosowania wyłącznie jako materiały magnetyczne, ponieważ ich właściwości magnetyczne są prawie zawsze gorsze od konwencjonalnych materiałów magnetycznych. Istnieją jednak okoliczności i zastosowania, w których zachowanie magnetyczne lub niemagnetyczne może znacząco wpłynąć na wytwarzanie i wykorzystanie tych stopów.

Austenityczne (niemagnetyczne) stale nierdzewne

Wszystkie austenityczne stale nierdzewne są paramagnetyczne ( niemagnetyczny) w stanie w pełni austenitycznym, jak ma to miejsce w stopach dobrze wyżarzonych. Przenikalność magnetyczna prądu stałego wynosi od 1,003 do 1,005 przy pomiarze przy siłach magnesowania 200 oerstedów (16k A / m). Przepuszczalność wzrasta wraz z pracą na zimno z powodu wywołanego odkształceniem martenzytu, fazy ferromagnetycznej. W przypadku niektórych gatunków, takich jak typy 302 i 304, wzrost przepuszczalności magnetycznej może być znaczny, co powoduje, że gatunki te są słabo ferromagnetyczne w warunkach silnej obróbki na zimno. Podatność danego gatunku na ferromagnetykę przy silnej obróbce na zimno zależy od stabilności austenitu, która z kolei zależy od składu chemicznego i jednorodności. Jest to opisane w artykule „Stabilność austenitu w stalach nierdzewnych” autorstwa CB Post i WS Eberly, opublikowanym w „Transactions of the American Society for Metals”, tom 39, (1947), strony 868 do 890.
Efekt pracy na zimno w zakresie przenikalności magnetycznej przedstawiono dla kilku austenitycznych stali nierdzewnych na rysunku 1. Zależność między maksymalną wytrzymałością na rozciąganie a przenikalnością magnetyczną przedstawiono na rysunku 2. Wzrost przepuszczalności dobrze koreluje ze wzrostem wytrzymałości na rozciąganie lub utwardzania zgniotu, co jest kolejną miarą stabilności austenitu. Różnice w wykonaniu poszczególnych stopni są odzwierciedleniem ich kompozycji. W szczególności nikiel zwiększa stabilność austenitu, zmniejszając tym samym szybkość utwardzania przez zgniot i szybkość wzrostu przenikalności magnetycznej. W konsekwencji wyższe gatunki niklu, takie jak Carpenter Stainless nr 10 (typ 384), wykazują niższą przenikalność magnetyczną niż niższe gatunki niklu, takie jak Project 70 + ® typ 304 / 304L, gdy są obrabiane na zimno w równoważnych ilościach. Stopy o wysokiej zawartości manganu i azotu, takie jak Carpenter 18Cr-2Ni-12Mn, również charakteryzują się niską przepuszczalnością po silnym odkształceniu.
Przenikalność magnetyczna osiągalna w austenitycznej stali nierdzewnej jest bardzo niska w porównaniu z konwencjonalnymi materiałami magnetycznymi, takimi jak jako stopy żelazo-krzemowe. Dlatego ich niemagnetyczne zachowanie jest bardziej niepokojące. Niektóre zastosowania, takie jak obudowy i komponenty magnetycznego sprzętu wykrywającego używanego do celów bezpieczeństwa, pomiarów i kontroli, wymagają, aby stal była niemagnetyczna. Dzieje się tak, ponieważ obecność nawet słabo ferromagnetycznych części może niekorzystnie wpłynąć na wydajność. O ile części z austenitycznej stali nierdzewnej nie są używane w stanie wyżarzonym i nie są poddawane odkształcaniu podczas użytkowania, wyższy gatunek niklu byłby rozważnym wyborem, zakładając, że zapewnia odpowiednią odporność na korozję i wytrzymałość.
Dla danego gatunku, magnetyczny przepuszczalność może się znacznie różnić w zależności od chemii i stopnia pracy na zimno stali. Często wiele „niestabilnych” gatunków, takich jak typ 304, może działać zadowalająco. Jeśli przenikalność magnetyczna austenitycznej stali nierdzewnej budzi szczególne obawy, można ją zmierzyć stosunkowo prostymi środkami, jak opisano w metodzie standardowej ASTM A342.

Ferrytyczne stale nierdzewne

Ferrytyczne stale nierdzewne są ferromagnetyczne i były używane jako komponenty o miękkim magnesie, takie jak rdzenie cewek i elementy biegunowe. Chociaż ich właściwości magnetyczne na ogół nie są tak dobre, jak konwencjonalne stopy magnetycznie miękkie, są one z powodzeniem stosowane w elementach magnetycznych, które muszą wytrzymywać środowiska korozyjne. Jako takie stanowią opłacalną alternatywę dla elementów z platerowanego żelaza i krzemowo-żelaznych elementów. Ponadto stosunkowo wysoka rezystywność elektryczna ferrytycznych stali nierdzewnych zapewnia doskonałe parametry prądu przemiennego.

Miękkie właściwości magnetyczne, tj. wysoka przenikalność magnetyczna, niska siła koercji (Hc) i niska indukcja resztkowa (Br), zależą silnie od składu chemicznego stopu, w szczególności zanieczyszczeń, takich jak węgiel , wtrącenia siarki i niemetaliczne oraz naprężenia spowodowane obróbką na zimno. Przepuszczalność magnetyczna maleje, a siła koercji wzrasta. Oznacza to, że zachowanie jest mniej miękkie magnetycznie, wraz ze wzrostem ilości zanieczyszczeń i stresu. W rezultacie dobrze wyżarzone stopy o wysokiej czystości zapewniają optymalne właściwości magnetyczne.Carpenter produkuje dwa gatunki ferrytycznej stali nierdzewnej, Solenoid Carpenter Stainless Type 430F oraz Carpenter Stainless Type 430FR Solenoid Quality, do rozważenia w zastosowaniach miękkich stopów magnetycznych. Te dwa gatunki są topione i przetwarzane w celu uzyskania stałych właściwości magnetycznych, a jednocześnie zapewniają odporność na korozję podobną do typu 430F.
Nawet jeśli ferrytyczna stal nierdzewna nie jest używana jako składnik magnetyczny, jej właściwości magnetyczne mogą mieć znaczenie dla produkcji i posługiwać się. Wyżarzone ferrytyczne stale nierdzewne wykazują miękkie właściwości magnetyczne, co oznacza, że nie mają zdolności przyciągania innych obiektów magnetycznych po usunięciu z przyłożonego z zewnątrz pola magnetycznego. Jednak obróbka na zimno zwiększa siłę koercji (Hc) tych stali, zmieniając ich zachowanie z miękkiego magnesu na słaby magnes stały. Jeśli części z ferrytycznej stali nierdzewnej obrabianej na zimno są narażone na działanie silnego pola magnetycznego, jakie występuje podczas kontroli cząstek magnetycznych, części te mogą być trwale namagnesowane, a tym samym przyciągać inne obiekty ferromagnetyczne. Oprócz ewentualnych problemów z obsługą, części mogłyby przyciągać kawałki żelaza lub stali, które, jeśli nie zostaną usunięte, pogorszą odporność na korozję. Dlatego rozsądne jest elektryczne lub termiczne rozmagnesowanie takich części, jeśli zostały one poddane działaniu silnego pola magnetycznego podczas produkcji. Właściwości magnetyczne niektórych ferrytycznych stali nierdzewnych podano w Tabeli 1.

Stal nierdzewna martenzytyczna i utwardzalna wydzieleniowo

Wszystkie stale martenzytyczne i najbardziej utwardzalne wydzieleniowo są ferromagnetyczne. Ze względu na naprężenia wywołane transformacją hartowania, gatunki te wykazują trwałe właściwości magnetyczne, jeśli są namagnesowane w stanie utwardzonym. W przypadku danego gatunku siła koercji ma tendencję do wzrostu wraz ze wzrostem twardości, co sprawia, że stopy te są trudniejsze do rozmagnesowania. Chociaż nie są stosowane jako magnesy trwałe w znacznym stopniu, wspomniane wcześniej potencjalne trudności hartowanych ferrytycznych stali nierdzewnych dotyczą również tych stali. Właściwości magnetyczne niektórych stali martenzytycznych przedstawiono również w Tabeli 1.

Powyższe dane określone dla prętów okrągłych 0,375 „(9,53 mm) do 0,625” (15,88 mm) według ASTM

A 341-Fahy permeameter.

A – w pełni wyżarzone

H – poddane obróbce cieplnej w celu uzyskania maksymalnej twardości