O comportamento magnético dos aços inoxidáveis varia consideravelmente, variando de paramagnético (não magnético) em graus totalmente austeníticos a comportamento magnético rígido ou permanente em os graus martensíticos endurecidos. Os aços inoxidáveis não encontraram amplo uso apenas como materiais magnéticos, uma vez que sua capacidade magnética é quase sempre inferior aos materiais magnéticos convencionais. No entanto, existem circunstâncias e aplicações em que o comportamento magnético ou não magnético pode influenciar significativamente a fabricação e o uso dessas ligas.
Aços inoxidáveis austeníticos (não magnéticos)
Todos os aços inoxidáveis austeníticos são paramagnéticos ( não magnético) na condição totalmente austenítica, como ocorre em ligas bem recozidas. As permeabilidades magnéticas DC variam de 1,003 a 1,005 quando medidas em forças de magnetização de 200 oersteds (16k A / m). A permeabilidade aumenta com o trabalho a frio devido à martensita induzida por deformação, uma fase ferromagnética. Para certos graus, como os Tipos 302 e 304, o aumento na permeabilidade magnética pode ser apreciável, resultando em esses graus sendo fracamente ferromagnéticos na condição muito trabalhada a frio. A susceptibilidade de um determinado grau de se tornar ferromagnético quando intensamente trabalhado a frio depende da estabilidade da austenita, que, por sua vez, depende da composição química e da homogeneidade. Isso é descrito no artigo “Stability of Austenite in Stainless Steel” por CB Post e WS Eberly, publicado em “Transactions of the American Society for Metals”, volume 39, (1947), páginas 868 a 890.
O efeito de trabalho a frio na permeabilidade magnética é ilustrado para vários aços inoxidáveis austeníticos na Figura 1. A relação entre resistência à tração final e permeabilidade magnética é mostrada na Figura 2. O aumento na permeabilidade se correlaciona bem com o aumento na resistência à tração ou comportamento de endurecimento por trabalho, que é outra medida da estabilidade da austenita. O desempenho diferente entre as séries é um reflexo de sua composição. Em particular, o níquel aumenta a estabilidade da austenita, diminuindo assim a taxa de endurecimento por trabalho e a taxa de aumento da permeabilidade magnética. Consequentemente, os graus mais altos de níquel, como Carpenter Stainless No. 10 (Tipo 384), exibem permeabilidades magnéticas mais baixas do que os graus mais baixos de níquel, como Project 70 + ® Tipo 304 / 304L quando trabalhados a frio em quantidades equivalentes. As ligas de alto manganês e alto teor de nitrogênio, como Carpenter 18Cr-2Ni-12Mn, também são conhecidas por manterem baixa permeabilidade após forte deformação.
As permeabilidades magnéticas alcançáveis em aços inoxidáveis austeníticos são muito baixas em comparação com materiais magnéticos convencionais, como como ligas de ferro-silício. Portanto, seu comportamento não magnético é mais preocupante. Certos usos, como invólucros e componentes para equipamentos de detecção magnética usados para fins de segurança, medição e controle, exigem que o aço seja não magnético. Isso ocorre porque a presença de peças ferromagnéticas mesmo fracas pode afetar negativamente o desempenho. A menos que as peças de aço inoxidável austenítico sejam usadas na condição recozida e não sejam sujeitas a deformação durante o uso, um grau de níquel mais alto seria uma escolha prudente, supondo que oferecesse a resistência e resistência à corrosão adequadas.
Para um determinado tipo, o magnético a permeabilidade pode variar significativamente dependendo da química e do grau de trabalho a frio do aço. Freqüentemente, um determinado lote de um grau “instável”, como o Tipo 304, pode ter um desempenho satisfatório. Se a permeabilidade magnética de um aço inoxidável austenítico for de particular interesse, ela pode ser medida por meios relativamente simples, conforme descrito no Método Padrão ASTM A342.
Aços inoxidáveis ferríticos
Aços inoxidáveis ferríticos são ferromagnéticos e têm sido usados como componentes magnéticos suaves, como núcleos de solenóides e peças polares. Embora suas propriedades magnéticas não sejam geralmente tão boas quanto as ligas magnéticas macias convencionais, eles são usados com sucesso para componentes magnéticos que devem resistir a ambientes corrosivos. Como tal, eles oferecem uma alternativa econômica aos componentes de ferro folheado e ferro-silício. Além disso, a resistividade elétrica relativamente alta dos aços inoxidáveis ferríticos resultou em desempenho AC superior.
Propriedades magnéticas suaves, ou seja, alta permeabilidade magnética, baixa força coerciva (Hc) e baixa indução residual (Br), dependem fortemente da química da liga, particularmente impurezas como o carbono , enxofre e inclusões não metálicas e tensões devido ao trabalho a frio. A permeabilidade magnética diminui e a força coercitiva aumenta. Ou seja, o comportamento é menos macio magneticamente, com quantidades crescentes de impurezas e estresse. Como resultado, ligas de alta pureza bem recozidas proporcionam um desempenho magnético ideal.A Carpenter produz dois tipos de aço inoxidável ferrítico, qualidade de solenóide Carpenter inoxidável tipo 430F e qualidade de solenóide Carpenter inoxidável tipo 430FR, para consideração em aplicações de ligas magnéticas macias. Esses dois tipos são derretidos e processados para propriedades magnéticas consistentes, oferecendo resistência à corrosão semelhante à do Tipo 430F.
Mesmo se um aço inoxidável ferrítico não estiver sendo usado como um componente magnético, seu comportamento magnético pode ser significativo para a fabricação e usar. Os aços inoxidáveis ferríticos recozidos exibem comportamento magnético suave, o que significa que eles não têm a capacidade de atrair outros objetos magnéticos quando removidos de um campo magnético aplicado externamente. O trabalho a frio, entretanto, aumenta a força coercitiva (Hc) desses aços, mudando seu comportamento de um ímã macio para o de um ímã permanente fraco. Se peças de aço inoxidável ferrítico trabalhado a frio forem expostas a um forte campo magnético, como ocorre na inspeção de partículas magnéticas, as peças podem ser magnetizadas permanentemente e, portanto, capazes de atrair outros objetos ferromagnéticos. Além de possivelmente causar problemas de manuseio, as peças seriam capazes de atrair pedaços de ferro ou aço que, se não removidos, prejudicariam a resistência à corrosão. Portanto, é prudente desmagnetizar eletricamente ou termicamente essas peças, caso tenham sido submetidas a um forte campo magnético durante a fabricação. As propriedades magnéticas de alguns aços inoxidáveis ferríticos estão listadas na Tabela 1.
Aço inoxidável martensítico e endurecível por precipitação
Todos os aços martensíticos e a maioria dos aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação são ferromagnéticos. Devido às tensões induzidas pela transformação de endurecimento, esses graus exibem propriedades magnéticas permanentes se magnetizados na condição de endurecimento. Para um determinado grau, a força coercitiva tende a aumentar com o aumento da dureza, tornando essas ligas mais difíceis de desmagnetizar. Embora não sejam usados como ímãs permanentes em uma extensão significativa, as dificuldades potenciais mencionadas anteriormente dos aços inoxidáveis ferríticos endurecidos também se aplicam a esses aços. As propriedades magnéticas de alguns aços martensíticos também são mostradas na Tabela 1.
Dados acima determinados em barras redondas 0,375 “(9,53 mm) a 0,625” (15,88 mm) por ASTM
Um permeâmetro 341-Fahy.
A — totalmente recozido
H — tratado termicamente para dureza máxima
