400系列不锈钢的磁性形成原因

不锈钢知识
因为镍价格较高,所以304等含镍不锈钢生产成本高昂,所以集高耐腐蚀性能与物美价廉于一体的400系不锈钢产品就日益受到了欢迎。目前各大不锈钢厂为降低下游成本,纷纷投入到无镍或低镍不锈钢材料研发与生产中。

因为基本金属镍的价格较高,所以304等含镍不锈钢的生产成本高昂,所以集高耐腐蚀性能与物美价廉于一体的400系不锈钢产品就日益受到了欢迎。所以目前国内外各大不锈钢厂为了降低终端制造的生产成本,提高自家不锈钢产品的市场竞争力和份额,纷纷投入到无镍或低镍不锈钢材料的研发与生产中。

430不锈钢卷

精密430不锈钢卷

400系不锈钢的磁性

不过400系不锈钢也有一项令人无语的缺陷,其天生就有磁性,这让很多终端采购时犹豫不已。

对于大多数人来说,都认为不锈钢是没有磁性的,选购时还会通过磁铁吸法来辨别不锈钢,这个方法其实是不科学的。首先锌合金、铜合金等都可以做成类似不锈钢的外观颜色,并且也是没有磁性,这很容易就会被错认是不锈钢,并且应用最广泛的304不锈钢,在经过冷加工后,也会呈现出不同程度的磁性。因此不能只凭磁铁吸取有无磁性来分辨不锈钢真假。

400系不锈钢磁性的形成原因

那400系不锈钢的磁性到底是怎样形成的呢?从材料物理学的角度得知,某个金属的磁性来源于电子自旋的结构,电子自旋是一种量子机械性能,既可以“向上”,也可以“向下”。在铁磁性金属中,金属内电子会自动按照同一方向进行旋转,而反铁磁性金属材料中,一些电子按照规则的模式进行,而相邻电子则朝着相反方向或反平行自旋,但对于三角形晶格中的电子来说,由于每个三角形中的两个电子都必须按照相同方向自旋,因此自旋结构已经不存在。

一般来说,以304不锈钢为代表的奥氏体不锈钢是没有磁性的,不过有时也可能会带有弱磁性,而铁素体(主要是430、409L、439和445NF等)和以410为代表的马氏体不锈钢基本都是带有磁性的。

虽然不锈钢里面有一些钢种(如304等)的分类是无磁性不锈钢,但其实是指其磁性指标较某个值更低罢了,换句话说其实普通不锈钢多多少少都带有一定的磁性。

另外虽然前文讲到奥氏体不锈钢是无磁或者弱磁性,铁素体和马氏体不锈钢是带磁性的,但因为冶炼时成分偏析或热处理不当,同样会导致奥氏体304不锈钢中出现少量的马氏体或铁素体组织,这样的304不锈钢中就会出现弱磁性。并且304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形越大,马氏体转化越多,那么这个304不锈钢带的磁性也会越强。

而如果想要彻底消除304不锈钢的磁性,可以对其进行高温固溶处理来恢复稳定奥氏体组织,就可以消除原来的弱磁性。

因为不锈钢的磁性是由分子排布是否规则及电子自旋的同向性决定的,所以一般认为磁性是材料的物理性能,而材料的耐腐蚀性能则取决于该材料的化学成分,也就是说应归属于材料的化学性能,因此材料的耐腐蚀性能高低和它本身是否有磁性没有关系。

从不锈钢发展前景和资源的不可再生来看,400系不锈钢代替300系不锈钢是未来的一个方向。并且由于200系不锈钢废钢回收困难重重,不是环保不锈钢,所以如果增加该钢种的使用,对整体不锈钢行业的可持续发展是有害无益的,因为现在很多眼光长远的大型钢厂和生产制造企业都将资源开始投向了更代表未来的400系不锈钢。