اگر از کسی بپرسید که «آیا فولاد ضد زنگ، خاصیت مغناطیسی دارد؟»، احتمالاً با گسترۀ وسیعی از پاسخ‌های گوناگون مواجه خواهید شد. برخی معتقدند که فولاد زنگ‌نزن، مادّه‌ای کاملاً غیر مغناطیسی است. گروهی دیگر بر این باورند که فولاد زنگ‌نزن به‌دلیل دارا بودن آهن در ترکیب خود، قاعدتاً باید مادّه‌ای مغناطیسی باشد.
با همۀ این اوصاف، آیا آهن رباها جذب فولاد ضد زنگ می‌شوند؟ هم بله، هم خیر. مانند بسیاری از وجوه زندگی، پاسخ این پرسش نیز سیاه یا سفید نیست، بلکه در منطقۀ خاکستریِ مه‌آلود و مبهمی قرار گرفته است. در حقیقت، انواع گوناگونی از فولاد ضد زنگ وجود دارد که در میان آن ها هم گونه های مغناطیسی و هم گونه های غیر مغناطیسی یافت می‌شود. در واقع، هیچ رابطه‌ای میان مقاومت به خوردگی و خاصیت مغناطیسی ترکیب وجود ندارد.
آیا فولاد ضد زنگ خاصیت مغناطیسی دارد؟
در اغلب موارد، نگاهی به ترکیبات شیمیایی یک قطعه فولاد ضد زنگ برای تشخیص مغناطیسی بودن آن کافی است.
حضور فریت و یون های آهن در آلیاژ، خواص مغناطیسی را برای فولاد ضد زنگ به ارمغان می آورد. از سوی دیگر، سطوح بالای فاز آستینتی، اثر آهن را خنثی می‌کند و فولاد ضد زنگ حاصل را بهترین غیر مغناطیسی مبدّل می‌سازد. البته حتّی این انواع غیر مغناطیسی فولاد نیز ممکن است طی فراوری های مشخصی، خاصیت مغناطیسی پیدا کنند ( عملیاتی مانند خم کاری، عیمق کشی و یا شکل‌دهی به‌صورت لوله).
سایر گونه‌های فولاد ضد زنگ نیز هنگام شکل‌دهی و یا عملیّات حرارتی، به طور جزئی خواص مغناطیسی پیدا می‌کنند.
از سوی دیگر گونه هایی از فولاد زنگ‌نزن وجود دارد که به‌طور توأمان هم مقاومت به خوردگی بسیار بالایی دارند و هم حامل سطوح بالایی از میدان مغناطیسی به شمار می روند (همچون درجه های ۴۲۰ و ۴۳۰). عکس این امر نیز در شماری از موارد صادق است؛ برخی از گونه‌ها، مقاومت به خوردگی مناسبی از خود نشان می دهند امّا کاملاً غیر مغناطیسی محسوب می شوند (همانند فولاد ۳۱۶).
بسته به نیاز شما، در هر کاربرد مشخّصی برخی از انواع فولاد زنگ نزن از سایر گونه های آن مناسب ترند.
فولاد ضد زنگ چیست؟
فولاد ضد زنگ، آلیاژی فلزی، متشکّل از آهن، کروم، سیلیکون، کربن، نیتروژن و منگنز است. مهم‌ترین دلیل کاربرد وسیع و شهرت این ترکیب، مقاومت به کدری و مقاومت به خوردگی بسیار بالای آن است که در بسیاری کاربردها، عاملی کلیدی به شمار می‌رود. برای اینکه آلیاژ یادشده «ضد زنگ» باشد، لازم است که از حداقل ۱۰.۵% کروم و کمتر از ۱.۵% کربن تشکیل شده باشد.
فولاد زنگ‌نزن را بر اساس ترکیبات داخلی، به پنج دستۀ متفاوت تقسیم‌بندی می‌کنند:
- فولاد ضد زنگ آستنیتی
- فولاد ضد زنگ فریتی
- فولاد ضد زنگ مارتنزیتی
- فولاد ضد زنگ دوگانه یا دوپلکس
- فولاد ضد زنگ پس از سخت کاری رسوبی
معیارهای لازم برای پدید آمدن خاصیت مغناطیسی در فولاد ضد زنگ
اگرچه درجه فولاد ضد زنگ در پیدایش یا عدم وجود خاصیت مغناطیسی در آن تأثیرگذار است، با این حال به طور عمومی معیارها و ملزومات زیر برای اینکه فولاد ضد زنگ خاصیت مغناطیسی داشته باشد، ضروری است:
- آلیاژ مورد نظر باید حاوی آهن باشد.
- ساختار بلوری آلیاژ فولاد ضد زنگ باید نظمی به شکل مارتنزیتی و یا فریتی داشته باشد.
در وهلۀ نخست، از آن جا که فولاد ضد زنگ، گونه ای از فولاد محسوب می‌شود، باید در ساختار شیمیایی خود از آهن تشکیل شده باشد. همین موضوع سبب پدید آمدن خاصیت مغناطیسی در فولاد ضد زنگ می‌شود.
لازمۀ دوم، شکل یافتن ساختار بلورین فولاد زنگ‌نزن، به‌صورت نظم مارتنزیتی و یا فرّیتی است. اگر ساختار بلورین فولاد، به‌طور غالب نظمی آستنیتی داشته باشد، فاقد خاصیّت مغناطیسی خواهد بود.
همان گونه که پیش تر نیز اشاره شد، مقاومت به خوردگی رابطه ای با خاصیت مغناطیسی فولاد ندارد. در حقیقت، مقاومت به خوردگی در فولاد ضد زنگ به درصد کروم (و گاهی مولیبدن) در ساختار وابسته است. هرچه درصد این عناصر در ساختار بیشتر باشد، مقاومت به خوردگی نیز بالاتر خواهد بود.
کدام انواع از فولاد ضد زنگ مغناطیسی به شمار می روند؟
تمام گونه‌های فولاد ضد زنگ شبیه هم نیستند. در ادامه مشخصه های اصلی یک دسته، که آن را از سایر انواع فولاد ضد زنگ متمایز می‌سازد ارائه شده است.
فولاد ضد زنگ آستنیتی
متداول‌ترین ساختار فولاد ضد زنگ، نوع آستنیتی است. عموم ترکیبات متعلّق به این خانواده، به‌سبب حضور پررنگ ساختار آستنیتی، فاقد خاصیت مغناطیسی اند. حتّی در مورد درجه هایی چون ۳۰۴ یا ۳۱۶ نیز که از مقادیر بسیار بالای آهن شکل یافته‌اند، فاز آستنیتی به خاصیت غیر فرومغناطیسی آن‌ها می‌انجامد.
با انجام عملیات حرارتی و یا سخت کاری های مشخّصی می‌توان برخی از فولادهای آستنیتی متعلّق به این دسته را به شکل جزئی مغناطیسی کرد چرا که چنین عملیاتی سبب بازآرایی و تغییر ساختار بلوری و متعاقباً پیدایش فاز فرّیت در ترکیب می‌شود.
فولاد ضد زنگ فریتی
مقرون‌به‌صرفه‌ترین نوع فولاد ضد زنگ، فولاد فرّیتی است. به‌دلیل حضور بالای فاز فرّیت در ساختار، فولادهای زنگ نزن فرّیتی خاصیت مغناطیسی دارند.
فریت، ترکیبی از آهن با سایر عناصر است ترکیب‌کردن ساختار بلوری فرّیتی و آهن، به پدید آمد خاصیّت مغناطیسی در فولاد ضد زنگ فریتی منجر می‌شود (همانند سری ۴۰۰). با این وجود، برخی از گونه های دستۀ فریتی نیز جذب مغناطیسی اندکی از خود نشان می‌دهند.
فولاد ضد زنگ دوپلکس (دوگانه)
فولاد ضد زنگ دوگانه، یکی از نو ظهور ترین انواع فولاد زنگ‌نزن به شمار می‌رود که به دلیل عدم وجود نیکل، توازن مطلوبی از مقاومت به خوردگی بالا، ساخت و پرداخت آسان و همینطور هزینه اقتصادی مقرون به صرفه ارائه می‌دهد (استفاده از عنصر نیکل به غیر مغناطیسی شدن فولادهای این دسته منجر می‌شود).
برای خرید انواع دریل مگنت با مشاوران ما تماس حاصل کنید
در حقیقت آمیختن بلورهای آستنیتی فرّیتی در ساختار دوگانه، سبب پیدایش جاذبۀ مغناطیسی در این ترکیبات می‌شود؛ البته این موضوع، به حضور میزان مشخّصی از فاز فرّیت (که خود، مغناطیسی است) نیازمند است. شناخته‌شده‌ترین درجۀ فولاد زنگ‌نزن دوگانه در بازار، ۲۲۰۵ است.
سخت کاری رسوبی و فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی
این ترکیبات در لبه‌های سخت و برنده کاربرد دارند. این ساختارها پس از سخت‌کاری، مغناطیسی می‌شوند.
به طور عکس، بسیاری از فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی، همچون درجه‌های متداول ۴۱۰، ۴۲۰ و ۴۴۰، به ذات مغناطیسی اند. ساختار بلوری منحصر به فرد فولاد ضد زنگ ماتنزیتی در صورت وجود آهن، خاصیت فرو مغناطیسی می‌یابد. از آن‌جا که فولاد ضد زنگ، کماکان نوعی فولاد به شمار می‌رود، همواره حاوی مقادیر قابل توجّهی از آهن در ساختار خویش است. همین موضوع دلیل اصلی خاصیت فرومغناطیسی در فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی است.
| نوع آلیاژ | پاسخ مغناطیسی | نرخ سخت‌کاری | مقاومت در برابر خوردگی | سختی‌پذیری | چکش‌خواری (شکل‌پذیری) | مقاومت به دمای بالا | مقاومت به دمای پایین | جوش‌پذیری |
| آستنیتی | به‌طور عمومی خیر | بسیار بالا | بالا | با سردکاری | بسیار بالا | بسیار بالا | بسیار بالا | بسیار بالا |
| دوگانه | بله | متوسّط | بسیار بالا | خیر | متوسّط | اندک | متوسّط | بالا |
| فرّیتی | بله | متوسّط | متوسّط | خیر | متوسّط | بالا | پایین | پایین |
| مارتنزیتی | بله | متوسّط | متوسّط | سردسازی و بازپخت | پایین | پایین | پایین | پایین |
| سخت‌کاری‌شده به‌وسیلۀ رسوب‌دهی | بله | متوسّط | متوسّط | پیرسختی‌پذیر | متوسّط | پایین | پایین | بالا |
ساز و کار مغناطیس در فولاد چگونه است؟
به‌طور عمومی، خاصیّت مغناطیسی در اثر توزیع نا متوازن الکترون ها در اتمهای عنصر فلزی خاصی مانند آهن پدید می‌آید. با رخ‌دادن انتقال الکترونی در اتمهای یادشده، دو قطبی های مغناطیسی شکل می‌یابند که در حقیقت محصول جانبی چرخش خلاف قاعده الکترون ها محسوب می‌شوند.
کدام یک از انواع فولاد ضد زنگ، مغناطیسی اند؟
فولادهای ضد زنگ فریتی، دوگانه، مارتنزیتی و همین طور فولاد های سخت کاری شده به وسیله رسوب دهی، خاصیت مغناطیسی دارند
کدام یک از انواع فولاد زنگ نزن، مغناطیسی نیستند؟
دسته های مختلف فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی در فهرست زیر ارائه شده‌اند:
- درجه‌های ۳۰۱ و ۳۰۴ فولاد زنگ‌نزن آستنیتی به‌ذات، مغناطیسی نیستند امّا به‌وسیلۀ فرآیند شکل‌دهی سرد، به‌طور جزئی مغناطیسی می‌شوند.
- فولادهای زنگ‌نزن درجه‌های HQ302، ۳۰۳، ۳۱۰، ۳۱۶، ۳۲۱، MA253، L904 مغناطیسی نیستند.
چرا خواص مغناطیسی در فولاد ضد زنگ حائز اهمّیّت است؟
بسته به کاربرد، مواد مغناطیسی نقش مهمّی در کارایی لازم برای اهدافی مشخّص ایفا می‌کنند. به‌عنوان نمونه، اگر به منظم ساختن و جداسازی ماده مشخّصی از سایر مواد نیاز باشد، وجود خاصیت مغناطیسی در این مادّه به فرآیند جداسازی کمک شایانی می‌کند.
امّا زمانی که از فرآیند های تولیدی همچون جوشکاری و عملیّات ساخت سخن به میان می‌آید، خاصیت مغناطیسی، ویژگی نا مطلوبی به شمار می آید. چرا؟ به عنوان نمونه، جریان الکتریکی، رفتاری غیر عادی در مواد مغناطیسی بروز می‌دهند. در وهله دوم، میدان مغناطیسی با جرقه های جوشکاری دچار تداخل می‌شود و به جوش نامطلوب می‌انجامد.
آزمون ساده برای اطمینان از مغناطیسی بودن
قصد خرید فولاد استنلس استیل دارید و از وجود خاصیت مغناطیسی در آن بی خبرید؟ یک آهنربا همراه داشته باشید. هرچه کیفیت فولاد ضد زنگ بیشتر باشد، احتمال وجود خاصیت مغناطیسی در آن کمتر است (که البته به معنی هزینه گرانتر آن است). این بدان معنی نیست که فولاد های زنگ‌نزن غیر مغناطیسی مفید نیستند، بلکه همه چیز به کاربرد موردنظر وابسته است.
