האם 316 נירוסטה מגנטי?

במצבו הראשוני, המחושל,נירוסטה 316אינו-מגנטי; עם זאת, הוא יכול להפוך למגנטי חלש בעקבות עיבוד מכני או ריתוך.

פלדת אל-חלד 316 מסווגת מבחינה טכנית כחומר לא-מגנטי בשל המבנה הגבישי האוסטני שלה, אך היא יכולה להפגין תכונות מגנטיות באמצעות "טרנספורמציה מרטנסיטית הנגרמת-" במהלך עבודה קרה או היווצרות דלתא-פריט במהלך ריתוך.

יסודות המגנטיות במתכות

כדי להבין מדוע נירוסטה 316 מתנהגת כפי שהיא מתנהגת, עלינו להבין תחילה מגנטיות במתכות. מגנטיות נובעת מהיישור של ספינים אלקטרונים ותנועות מסלוליות בתוך אטומים. בחומרים פרומגנטיים כמו ברזל או פלדת פחמן, תחומים מגנטיים-אזורים שבהם ספינים מתיישרים-מאפשרים לחומר להימשך חזק למגנטים ולשמור על מגנטיות.

לעומת זאת, לחומרים פרמגנטיים יש אלקטרונים לא מזווגים שמתיישרים בצורה חלשה עם שדה מגנטי חיצוני אך אינם שומרים על מגנטיות לאחר הסרת השדה. חומרים דיאמגנטיים, כמו נחושת, דוחים באופן חלש שדות מגנטיים. פלדות אל-חלד מתחלקות לקטגוריות שונות בהתבסס על רכיבי הסגסוג והמיקרו-מבנה שלהן: דרגות פריטיות ומרטנסיות הן מגנטיות, בעוד שדרגות אוסטניטיות, כולל 316, אינן בדרך כלל -מגנטיות או פרמגנטיות.

נירוסטה 316, הידועה גם בשם AISI 316 או UNS S31600, היא כיתה אוסטנית. הרכבו כולל 16-18% כרום, 10-14% ניקל, 2-3% מוליבדן ופחמן נמוך. תכולת הניקל הגבוהה מייצבת את הפאזה האוסטניטית, בעלת מבנה גבישי מרוכז בפנים (FCC). בסריג FCC זה, הסידור האטומי מונע היווצרות של תחומים מגנטיים גדולים, מה שהופך את החומר ללא מגנטי בטמפרטורת החדר.

מדוע פלדת אל-חלד 316 אינה-מגנטית בצורתה הסטנדרטית?

במצב החישול שלה-שבו הפלדה מחוממת לטמפרטורות גבוהות ואז מתקררת באיטיות-המיקרומבנה של 316 הוא אוסטניטי לחלוטין. חישול מקל על מתחים פנימיים ומקדם את שלב ה-FCC היציב. בשלב זה, 316 אינו מציג התנהגות פרומגנטית; הוא לא יידבק למגנט, והחדירות המגנטית שלו נמוכה מאוד, בדרך כלל בסביבות 1.005-1.02, קרוב לזו של האוויר.

המאפיין הלא-מגנטי הזה הוא יתרון מרכזי. ביישומים שבהם יש להימנע מהפרעות מגנטיות, כגון מכונות MRI, מארזים אלקטרוניים או ציוד לעיבוד מזון, 316 מתעלה על פלדות מגנטיות. תוספת המוליבדן משפרת את עמידות בפני קורוזיה בסביבות כלוריד, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור חומרה ימית או מיכלים כימיים, מבלי לפגוע בטבעו הלא-מגנטי.

המפעל שלנו מייצר נירוסטה 316 עם תהליכי חישול מדויקים כדי להבטיח ביצועים לא-מגנטיים עקביים, מגובה בבדיקות קפדניות.

כדאי לציין כאן פרמגנטיות. אפילו פלדות אוסטניטיות לא-מגנטיות כמו 316 הן מעט פרמגנטיות, כלומר הן יכולות להימשך חלש למגנטים חזקים מאוד, כגון נדירים-כדור הארץ. זה נובע מהיישור האקראי של ספינים אלקטרונים המכוונים באופן זמני בשדה מגנטי. עם זאת, השפעה זו זניחה בשימוש יומיומי ואינה הופכת את החומר ל"מגנטי" בשכל הישר.

מדוע פלדה 316 עדיין עשויה להיות מגנטית?

אם התיאוריה אומרת שהוא לא-מגנטי, מדוע אנו רואים לעתים קרובות 316 ברגים או חלקים מעובדים שמראים משיכה מגנטית? ישנן שלוש סיבות תעשייתיות עיקריות:

1. עבודה קרה (מרטנסיט המושרה-ממתח)

זוהי הסיבה השכיחה ביותר. כאשר פלדת אל-חלד 316 נתונה ללחץ מכני בטמפרטורת החדר-כגון גלגול קר, משיכה עמוקה, משיכת חוט או כיפוף-, סריג הגביש מתעוות פיזית.

אם העיוות חמור מספיק, חלק מהאוסטניט הופך למרטנזיט. בניגוד לאוסטניט, מרטנזיט הוא מגנטי. לכן, גיליון 316 עשוי להיות לא-מגנטי במרכז, אבל הקצוות שבהם הוא נגזץ או הפינות שבהן הוא כופף עשויים להראות תגובה מגנטית.

2. תהליך הריתוך (דלתא פריט)

כאשר אנו מרתכים נירוסטה 316, מתכות המילוי והמתכת הבסיסית נמסות ומתמצקות. כדי למנוע "פיצוח חם" במהלך הקירור, חומרים מתכלים לריתוך מתוכננים בכוונה לייצר כמות קטנה של דלתא פריט (בדרך כלל 3-8%) בבריכת הריתוך.

דלתא פריט הוא שלב מגנטי. כתוצאה מכך, לוחית 316 לחלוטין לא-מגנטית תציג כמעט תמיד "נקודה חמה" מגנטית בתפר הריתוך. זה לא סימן לאיכות ירודה; זה סימן לריתוך מובנה.

3. יציקה מול מוצרי יצוק

פלדת אל חלד יצוקה 316 (המוגדרת לעתים קרובות כ-CF8M) היא לרוב בעלת מבנה מיקרו מעט שונה מזה של 316 יצוק (יריעות/סורגים). יציקות מכילות לעתים קרובות אחוז קטן של פריט כדי לשפר את יכולת היציקה ולמנוע סדקים, מה שגורם לעתים קרובות למשיכה מגנטית ניתנת לזיהוי שחסרה בגרסאות מזויפות או מגולגלות של אותה סגסוגת.

מַסְקָנָה

לסיכום, בעוד מפלדת אל-חלד 316 אינה-מגנטית מטבעה, היא אינה "הוכחה למגנט". מגנטיות ב-316 היא אינדיקטור להיסטוריית העיבוד של החומר, לא לטוהר הכימי שלו. תגובה מגנטית מעידה בדרך כלל על כך שהחומר חוזק באמצעות עבודה קרה או התייצב באמצעות טכניקות ריתוך ספציפיות.