Staal kan uit verschillende verbindingen in verschillende concentraties bestaan en deze verbindingen bepalen de magnetische eigenschappen en magnetische sterkte ervan.
Ferritisch staal vertoont magnetische kenmerken, terwijl niet-ferretisch staal in wezen niet-magnetisch is.
Staal is over het algemeen magnetisch . Er zijn echter enkele interessante aspecten aan magnetisch staal die u moet kennen.
Eigenschappen die staal magnetisch maken
· IJzeraanwezigheid
IJzer of ferriet is doorgaans de belangrijkste verbinding die in de meeste staalsoorten wordt aangetroffen. Omdat het in wezen ferromagnetisch is, bepalen de aanwezigheid en concentratie ervan de magnetische eigenschappen van staal. Een hogere ferrietconcentratie vertaalt zich in sterkere magnetische eigenschappen.
· Kristallijne structuur
Staal heeft een karakteristieke kristalachtige configuratie en het type kristalstructuur heeft een grote invloed op de magnetische eigenschappen van staal. Staal met een kubusvormige structuur in het midden van het lichaam vertoont superieur magnetisme, terwijl staal met een kubusvormige structuur in het midden niet-magnetisme vertoont.
· Koolstofaanwezigheid
Van alle legeringsverbindingen die worden gebruikt om staal te versterken, is koolstof de meest voorkomende. Staal met relatief hogere koolstofconcentraties vertoont sterkere magnetische eigenschappen.
· Magnetische gevoeligheid
Staal, vooral staal op ijzerbasis, wordt gemakkelijk gemagnetiseerd bij blootstelling aan robuuste magnetische velden. De magnetische susceptibiliteit van dit staal is ongeveer 14 en dit is een bewijs van zijn sterke magnetische eigenschappen. De magnetische gevoeligheid van niet-ferromagnetisch staal is echter één.
Verschillende staalsoorten en hun magnetische eigenschappen
Op basis van magnetische eigenschappen kan staal in drie categorieën worden onderverdeeld; Ferritisch, martensitisch en austenitisch staal. Hier is een overzicht van hun verschillende magnetische gedrag.
· Ferritisch staal
Ferritisch staal staat bekend om zijn hoge ijzergehalte en vertoont bovendien een relatief hogere chroomconcentratie van 10-30%. Vanwege het hoge gehalte aan deze twee verbindingen wordt ferritisch staal als magnetisch beschouwd. Dit magnetische staal heeft een kristallijne structuur en zijn magnetische gedrag maakt het een waardevol hulpmiddel in magnetische sluitingen en keukenapparatuur.
· Martensitisch staal
Martensitisch staal heeft de hoogste koolstofconcentratie en bevat ook andere ferromagnetische legeringen zoals nikkel. Als zodanig vertoont het sterk magnetisch gedrag. Met een chroomgehalte van ongeveer 12-18% is martensitisch staal handig bij magnetische toepassingen waarbij hardheid en sterkte voorop staan.
· Austenitisch staal
Austenitisch staal bestaat uit austeniet en dit maakt het in wezen niet-magnetisch, ondanks het feit dat het magnetische legeringen zoals nikkel en mangaan bevat. Het heeft een karakteristieke kubusvormige configuratie met het gezicht in het midden, die het magnetisme beperkt. Het kan echter worden gemagnetiseerd door middel van verschillende behandelingen, zoals koud bewerken.
Voordelen van magnetisch staal
- Indrukwekkende magnetische kenmerken: Met variërende magnetische eigenschappen en sterktes biedt staal u een haalbare oplossing wanneer u zacht of zelfs sterk magnetisme nodig heeft.
- Hoge magnetische gevoeligheid: Je kunt staal gemakkelijk in een magneet veranderen, omdat de magnetische eigenschappen ervan gemakkelijk worden geactiveerd in de aanwezigheid van sterke magnetische velden.
- Sterke magnetische afscherming: Dankzij de hoge magnetische permeabiliteit kunt u magneetstaal gebruiken om gevoelige gebieden en machines te beschermen tegen externe magnetische krachten.
- Redelijk betaalbaar: Vergeleken met andere magnetische materialen is staal relatief goedkoper en duurzamer, waardoor een langere levensduur wordt gegarandeerd.
- Extreem sterk: U kunt magnetisch staal inzetten in vluchtige omgevingen, zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over slijtage. Het ontleent zijn kracht aan zijn kristallijne structuur.
- Gemakkelijk te recyclen: U kunt uw magnetische staal eenvoudig en kostenefficiënt hergebruiken voor ander gebruik, waardoor de duurzaamheid wordt bevorderd.
Factoren die van invloed kunnen zijn op het magnetisme in staal
· Hittebehandeling
Het onderwerpen van staal aan een warmtebehandeling kan leiden tot vreemd magnetisch gedrag. Door deze bijvoorbeeld te verwarmen en vervolgens af te koelen, kan de magnetische gevoeligheid van uw magneet afnemen. Het verwarmen van martensitisch staal kan echter de magnetische permeabiliteit van uw stalen magneet verhogen vanwege de vorming van martensiet.
· Compositie
Verschillende staalsoorten worden gekenmerkt door verschillende elementen als legeringsverbindingen. Het onderscheid tussen deze verbindingen en hun concentraties verklaart het verschillende magnetische gedrag van verschillende soorten staal. Staal met een mangaanlegering heeft bijvoorbeeld de neiging beter doorlaatbaar te zijn.
· Temperatuur
Temperatuur heeft hetzelfde effect op magnetisch staal als op andere magnetische objecten. Overmatige hitte of temperatuur verstoort de magnetische domeinen van het magnetische staal, wat resulteert in inferieure magnetische eigenschappen. Zodra je het staal blootstelt aan temperaturen boven het curiepunt, verliest het zijn magnetisme.
· Externe magnetische krachten
Zodra u het staal blootstelt aan robuustere externe magnetische krachten, zal de uitlijning van het magnetische domein die van de sterkere magneet imiteren.
Dit zal resulteren in gemagnetiseerd staal, aangezien ferritisch staal zeer gevoelig is. Het blootstellen van gemagnetiseerd staal aan sterkere magnetische krachten kan echter leiden tot verlies van de magnetische eigenschappen.
· Microstructuur
Magnetisch staal is gemaakt van een groot aantal kleine korrels, waarvan de grootte en configuratie kunnen variëren in verschillende staalkwaliteiten en -typen.
Staal met relatief kleine korrels kan gemakkelijk worden voorzien van magnetische krachten en heeft ook een lage coërciviteit. Staal met grote korrels is daarentegen moeilijk te magnetiseren en heeft een relatief hogere coërciviteit.
· Mechanische spanning
Mechanische belasting, waaronder het slaan met een zwaar voorwerp of het dragen van overmatig gewicht, kan de productiviteit van uw magnetisch staal aanzienlijk verminderen. Deze spanning kan de uitgelijnde domeinen in de war brengen, wat resulteert in magnetismeverlies.
· Vervorming
Vervorming heeft een directe invloed op het magnetische gedrag van magnetisch staal door de kristallijne configuratie van uw staal te vervormen. Door bijvoorbeeld koud bewerken kan uw austenitisch staal veranderen in martensitisch staal, dat magnetische functies kan vervullen. Andere vervormingstechnieken die de configuratie van staal kunnen veranderen, zijn trekken en walsen.
· Buitenlandse onzuiverheden
De aanwezigheid van ongewenste elementen of onzuiverheden in magnetisch staal verstoort ook de magnetische eigenschappen ervan. Veel voorkomende onzuiverheden zijn onder meer fosfor, dat doorgaans de configuratie en beweging van het domein verstoort. De aanwezigheid van dergelijke onzuiverheden kan het voor u moeilijk maken om staal te magnetiseren en te demagnetiseren.
Algemeen gebruik van magnetisch staal
Dankzij de ferromagnetische eigenschap in combinatie met de sterkte wordt magnetisch staal veel gebruikt en gewaardeerd in verschillende industrieën.
- Elektromagneten maken: Moderne elektromagneten, die veel voorkomen in hefmagneten en transformatoren, bestaan vaak uit een stalen kern. Staal heeft de voorkeur vanwege zijn corrosieweerstand en sterkte.
- Elektriciteit verzenden in transformatoren: In transformatoren en elektriciteitsnetten wordt staal gebruikt om energie over te dragen en spanning te transformeren.
- Magnetische gegevensopslag: Magnetisch staal wordt vaak gebruikt voor de vervaardiging van platters voor harde schijven, omdat het magnetisch ontvankelijk is. Dit vergemakkelijkt het vastleggen en bewaren van gegevens.
- Maken van motorkernen: Magnetisch staal is vanwege zijn magnetische eigenschappen een geweldig materiaal voor de productie van elektromotoren.
- Maken van magnetische scheiders: Staal wordt ook op grote schaal benut voor de vervaardiging van magnetische scheiders die verantwoordelijk zijn voor het extraheren van magnetische elementen uit mengsels.
- Productie van magnetische actuatoren: Ferromagnetisch staal zorgt voor betrouwbare magnetische velden wanneer het wordt gebruikt om actuatoren voor autosystemen te produceren.
- Productie van MRI-machines: De meeste MRI-magneten zijn gemaakt van staal, omdat het stabiele en robuuste magnetische velden kan genereren, waardoor de kans op letsel bij patiënten wordt geëlimineerd.
- Maken van kompasnaalden: Magnetisch staal biedt een sterk en duurzaam materiaal voor de vervaardiging van magnetische naalden waarmee kompassen de richting kunnen bepalen.
- Productie van Maglev-tracks: De meeste magnetische sporen zijn gemaakt van staal omdat het sterk is en krachtige magnetische krachten kan genereren om soepele treinritten te vergemakkelijken.
- Spoorwegindustrie: Met een kristallijne structuur wordt staal vaak benut om treinwielen en andere componenten te vervaardigen waarvoor sterke materialen nodig zijn.
Meer informatie :
Magnetisch staal – Bron: SCIENCE DIRECT
Is roestvrij staal magnetisch? – Bron: UMD
Smeltpunt van staal – Bron: HM