鋼はさまざまな濃度のさまざまな化合物で構成されており、これらの化合物がその磁気特性と磁気強度を決定します。
フェライト鋼は磁性の特徴を示しますが、非フェライト鋼は本質的に非磁性です。
一般的に、鋼は磁性を持つ。しかし、磁性鋼には知っておくべき興味深い点がいくつかある。
鋼を磁性にする特性
・鉄の存在
鉄またはフェライトは、通常、ほとんどの種類の鋼に含まれる主な化合物です。 これは本質的に強磁性であるため、その存在と濃度によって鋼の磁性が決まります。 フェライト濃度が高いほど、磁気特性が強くなります。
・結晶構造
鋼は特徴的な結晶様構造を持ち、結晶構造の種類は鋼の磁気能力に大きな影響を与えます。 体心立方構造の鋼は優れた磁性を示しますが、面心立方構造の鋼は非磁性を示します。
· カーボンの存在
鋼の強化に使用されるすべての合金化合物の中で、炭素が最も一般的です。 炭素濃度が比較的高い鋼は、より強い磁気特性を示します。
・磁化率
鋼、特に鉄ベースの鋼は、強力な磁場にさらされると容易に磁化されます。 この鋼の磁化率は約 14 で、これはその強力な磁気特性の証拠です。 ただし、非強磁性鋼の磁化率は XNUMX です。
さまざまな種類の鋼とその磁気特性
鋼は磁気特性に基づいて XNUMX つに分類できます。 フェライト系、マルテンサイト系、オーステナイト系鋼。 ここでは、それらの独特の磁気挙動の内訳を示します。
・フェライト鋼
フェライト鋼は鉄含有量が高いことで知られており、クロム濃度も 10 ～ 30% と比較的高いです。 これら XNUMX つの化合物の含有量が高いため、フェライト鋼は磁性があると考えられています。 この磁性鋼は結晶構造を持ち、その磁気的挙動により磁気ファスナーやキッチン用品の貴重なツールとなります。
・マルテンサイト鋼
マルテンサイト鋼は炭素濃度が最も高く、ニッケルなどの他の強磁性合金も特徴です。 そのため、強力な磁性挙動を示します。 クロム含有量が約 12 ～ 18% のマルテンサイト鋼は、硬度と強度を優先する磁気用途に役立ちます。
・オーステナイト鋼
オーステナイト鋼はオーステナイトで構成されているため、ニッケルやマンガンなどの磁性合金を使用しているにもかかわらず、本質的に非磁性になります。 特徴的な面心立方体形状をしており、磁性を抑制します。 ただし、冷間加工などのさまざまな処理を行うことで磁化される可能性があります。
磁性鋼の利点
- 印象的な磁気機能: さまざまな磁気特性と強度を備えたスチールは、軟磁性または強力な磁性が必要な場合にはいつでも実行可能なソリューションを提供します。
- 高い磁化率: 鋼の磁気特性は強い磁場の存在下で容易に活性化されるため、鋼を簡単に磁石に変えることができます。
- 強力な磁気シールド: 磁性鋼は高い透磁率を備えているため、敏感な領域や機械を外部磁力からシールドするために利用できます。
- かなり手頃な価格: 他の磁性材料と比較して、鋼は比較的安価で耐久性が高いため、より長い耐用年数が保証されます。
- 非常に強い： 摩耗を心配することなく、揮発性の環境に磁性鋼を導入できます。 結晶構造からその強さを引き出します。
- リサイクルが簡単: 磁性鋼を簡単かつコスト効率よく他の用途に再利用できるため、持続可能性が高まります。
鋼の磁性に影響を与える可能性のある要因
・ 熱処理
鋼に熱処理を施すと、奇妙な磁気挙動が生じる可能性があります。 たとえば、磁石を加熱してから冷却すると、磁石の磁化率が小さくなる可能性があります。 ただし、マルテンサイト鋼を加熱すると、マルテンサイトが形成されるため、鋼磁石の透磁率が上昇する可能性があります。
・ 構成
さまざまなグレードの鋼は、合金化合物としての異なる元素によって特徴付けられます。 これらの化合物とその濃度の違いにより、異なる種類の鋼の異なる磁気挙動が説明されます。 たとえば、マンガン合金を含む鋼は透過性が高くなる傾向があります。
・温度
温度は他の磁性体と同様に磁性鋼にも影響します。 過度の熱や温度は磁性鋼の磁区を変形させ、その結果、磁気特性が低下します。 鋼をキュリー点を超える温度にさらすと、磁性が失われます。
・外部磁力
鋼鉄をより強力な外部磁力にさらすと、その磁区配列はより強力な磁石の磁区配列を模倣します。
フェライト鋼は非常に影響を受けやすいため、これにより鋼が磁化されてしまいます。 ただし、磁化された鋼をより強い磁力にさらすと、磁気機能が失われる可能性があります。
・微細構造
磁性鋼は無数の小さな粒子でできており、そのサイズや構成は鋼のグレードや種類によって異なります。
比較的粒径の小さい鋼は磁力を与えやすく、保磁力も低いです。 逆に結晶粒が大きい鋼は磁化しにくく保磁力が比較的高くなります。
・ 機械的ストレス
重い物体との衝突や過剰な重量の負担などの機械的ストレスは、磁性鋼の生産性を大幅に低下させる可能性があります。 この応力により、整列したドメインが乱れ、磁気損失が生じる可能性があります。
・変形
変形は、鋼の結晶構造を歪めることにより、磁性鋼の磁気的挙動に直接影響を与えます。 たとえば、冷間加工を行うと、オーステナイト鋼がマルテンサイト鋼に変化し、磁気機能を果たすことができます。 鋼の形状を変えることができる他の変形技術には、絞り加工と圧延加工があります。
・外来不純物
磁性鋼に不要な元素や不純物が存在すると、磁性鋼の磁気特性も損なわれます。 一般的な不純物にはリンが含まれており、これは通常、ドメインの構成と移動を妨げます。 このような不純物が存在すると、鋼の磁化と消磁が困難になることがあります。
磁性鋼の一般的な用途
磁性鋼は強磁性の特徴とその強度のおかげで、さまざまな業界で高度に使用され、高く評価されています。
- 電磁石を作る: リフティングマグネットや変圧器で一般的な現代の電磁石は、多くの場合鋼鉄コアで構成されています。 耐食性と強度の点からスチールが好ましい。
- 変圧器での送電: 変圧器や送電網では、エネルギーの伝達と電圧の変換に鋼が利用されています。
- 磁気データストレージ: 磁性鋼は磁気を感知しやすいため、ハードドライブプラッタの製造によく使用されます。 これにより、データのキャプチャと保存が容易になります。
- モーターコアの作り方： 磁性鋼は、その磁性の特性により、電気モーターの製造に最適な材料です。
- 磁選機の作り方： 鋼は、混合物から磁性元素を抽出する役割を担う磁気分離器の製造にも広く利用されています。
- 磁気アクチュエータの製造: 強磁性鋼は、自動車システム用のアクチュエーターの製造に使用される場合、信頼性の高い磁場を提供します。
- MRI 装置の製造: ほとんどの MRI 磁石はスチールで作られています。スチールは安定した強力な磁場を生成することができるため、患者に害を及ぼす危険を排除できます。
- コンパス針の作り方： 磁性鋼は、コンパスが方向を決定するのに役立つ磁針を製造するための強力で耐久性のある材料です。
- リニアモーターカー軌道の製造: ほとんどの磁気軌道は鋼で作られています。これは、鋼が強く、強力な磁力を生成して列車のスムーズな乗車を促進するためです。
- 鉄道産業: 結晶構造を持つ鋼は、電車の車輪や、強度の高い材料が必要なその他の部品の製造によく利用されます。
その他のリソース：
磁性鋼– 出典：サイエンスダイレクト
ステンレス鋼は磁性を持つのか？ – 出典：メリーランド大学
鋼の融点– 出典: HM