Magnetismo dell'acciaio inossidabile
Risposta rapida
Alcuni tipi di acciaio inossidabile sono magnetici, mentre altri non vengono attratti con forza da una calamita portatile.
La risposta dipende principalmente dalla struttura metallurgica dell’acciaio e dal suo processo di lavorazione, non semplicemente dal fatto che contenga o meno ferro.
Gli acciai inossidabili ferritici, martensitici, duplex e la maggior parte di quelli indurenti per precipitazione presentano normalmente una chiara risposta magnetica. I gradi austenitici completamente ricotti, come il 304 e il 316, mostrano solitamente una scarsa attrazione, ma la lavorazione a freddo e la saldatura possono aumentarne la risposta locale, come sintetizzato dal Associazione britannica dell'acciaio inossidabile.
Un test con il magnete può aiutare a selezionare i componenti, ma non è in grado di dimostrare che un componente sia di tipo 304 o 316. Inoltre, non è in grado di prevedere in che modo tale componente influirà sulla forza di trazione, sulla distribuzione del campo magnetico o su un gruppo magnetico.
Perché alcuni tipi di acciaio inossidabile sono magnetici?
Il magnetismo dell'acciaio inossidabile dipende fortemente dalla sua struttura cristallina. Le strutture ferritiche e martensitiche sono ferromagnetiche, mentre una struttura completamente austenitica presenta una permeabilità magnetica molto inferiore.
Ecco perché due pezzi in acciaio inossidabile dall’aspetto simile possono reagire in modo diverso allo stesso magnete. La famiglia di leghe, la composizione esatta, il trattamento termico, la formatura, la saldatura, il processo di fusione e le deformazioni locali possono tutti influenzare il risultato.
Il Associazione britannica dell'acciaio inossidabile afferma che la permeabilità relativa degli acciai inossidabili austenitici completamente ricotti è generalmente compresa tra 1,003 e 1,05. Un valore vicino a 1 indica una risposta minima rispetto agli acciai fortemente magnetici.
Si tratta di un ampio intervallo di riferimento, non di un limite di accettazione predefinito per ogni componente in acciaio 304 o 316. Un requisito controllato deve definire le condizioni del prodotto, il metodo di prova, le condizioni del campo magnetico e la fase di accettazione.
Quali tipi di acciaio inossidabile sono magnetici?
| Famiglia dell'acciaio inossidabile | Esempi comuni | Risposta magnetica tipica | Limitazione importante |
|---|---|---|---|
| Austenitico | 304, 316 | Di solito è basso allo stato completamente ricotto | La lavorazione a freddo e la saldatura possono aumentare la risposta locale. |
| Ferritico | 409, 430, 439 | Magnetico | La risposta e le prestazioni del circuito magnetico dipendono comunque dalla qualità e dalle condizioni specifiche del materiale. |
| Martensitico | Serie 410, 420, 440 | Magnetico | Il trattamento termico e la qualità del materiale influenzano sia le caratteristiche meccaniche che quelle magnetiche. |
| Duplex | 2205, 2507 | Magnetico | La fase ferritica produce una risposta magnetica evidente. |
| Indurimento per precipitazione | 17-4 PH e altre qualità | La maggior parte sono magnetici | Verificare il grado esatto e le condizioni di trattamento termico. |
Questa tabella è indicata per una prima selezione dei materiali. Non sostituisce le specifiche di acquisto, l’analisi chimica, la prova di permeabilità né la verifica magnetica a livello di applicazione.
L'acciaio inossidabile 304 è magnetico?
L'acciaio inossidabile 304 ricotto presenta solitamente una bassa permeabilità magnetica e può esercitare una forza di attrazione minima su una calamita portatile. Tuttavia, La formatura a freddo può trasformare parte della sua struttura austenitica in martensite indotta dalla deformazione, il che aumenta la risposta magnetica.
L'effetto è spesso localizzato. Gli angoli piegati, le zone imbutite, le filettature rullate, i bordi tranciati, gli elementi stampati o le superfici sottoposte a forte lavorazione possono attrarre una calamita in modo più evidente rispetto a un'area piatta e non deformata dello stesso pezzo.
L'entità della variazione non è fissa. Dipende dalla composizione del materiale, dalle condizioni iniziali, dal livello di deformazione, dalla temperatura e dalla storia di lavorazione. Una risposta magnetica non implica quindi automaticamente che un componente dichiarato come 304 sia contraffatto o non conforme alle specifiche.
L'acciaio inossidabile 316 è magnetico?
Anche l'acciaio inossidabile 316 forgiato e completamente ricotto presenta normalmente una bassa permeabilità magnetica. La lavorazione a freddo può aumentarne la risposta, sebbene il risultato vari a seconda della composizione e del trattamento.
La saldatura può determinare una risposta diversa nel metallo saldato o nella zona circostante, poiché alcune strutture austenitiche del cordone di saldatura conservano della ferrite, come spiegato nel Linee guida sulla composizione della BSSA. Ciò significa che un involucro saldato può comportarsi in modo diverso lungo la giuntura rispetto alla lamiera di base.
Una lamiera lavorata in acciaio 316, un filo trafilato a freddo in acciaio 316, un elemento di fissaggio forgiato in acciaio 316 e un involucro saldato in acciaio 316 possono quindi comportarsi in modo diverso, poiché hanno storie di lavorazione diverse. Un raccordo austenitico fuso dovrebbe essere valutato in base alla sua designazione di grado di fusione, piuttosto che essere considerato come acciaio 316 lavorato; il Nickel Institute osserva che gli equivalenti in fusione utilizzano denominazioni diverse e composizioni modificate.
Cosa può rivelare una risposta magnetica locale?
La sede della risposta può aiutare a individuare gli aspetti da approfondire, ma non fornisce una diagnosi completa della lesione.
| Osservazione | Possibile spiegazione | Prossima azione concreta |
|---|---|---|
| Maggiore attrazione in una curva stretta | Deformazione a freddo concentrata | Confrontare le aree deformate e quelle non deformate nelle stesse condizioni di vagliatura. |
| Maggiore attrazione su un bordo tranciato o lavorato | Deformazione locale o alterazione delle condizioni della superficie | Esaminare il processo di taglio e finitura; utilizzare un metodo definito di verifica del materiale qualora la qualità sia rilevante. |
| Maggiore attrazione su una filettatura arrotolata o una testa forgiata | Lavori pesanti in zona | Verificare le specifiche dei dispositivi di fissaggio e le condizioni di fabbricazione. |
| Maggiore attrazione in corrispondenza di una saldatura | Ferrite residua o variazione strutturale locale | Verificare il materiale di base, il materiale di apporto, la procedura di saldatura e i requisiti di accettazione. |
| Un raccordo fuso presenta una maggiore elasticità rispetto a una lamiera forgiata | Composizione della fusione e equilibrio della ferrite | Verificare la classificazione come acciaio da fusione, anziché considerarlo come acciaio forgiato 304 o 316. |
| In gran parte del tratto si nota una forte attrazione | Potrebbero essere in gioco fattori quali la famiglia dei materiali inossidabili magnetici, una lavorazione a freddo estesa o un disallineamento dei materiali | Verificare le specifiche del materiale e la cronologia di lavorazione. Non accettare né rifiutare il pezzo basandosi esclusivamente sulla sensazione al tatto. |
Per un confronto ripetibile dei risultati di screening, utilizzare lo stesso magnete, lo stesso orientamento, lo stesso contatto o la stessa distanza e gli stessi punti di ispezione. Anche in questo caso, il risultato rimane qualitativo, a meno che il cliente non abbia definito e convalidato tale metodo di screening.
È possibile distinguere l'acciaio 304 da quello 316 con una calamita?
No. Un magnete portatile non è in grado di distinguere in modo affidabile il 304 dal 316.
Questo può aiutare a distinguere un prodotto austenitico ammorbidito da un acciaio inossidabile chiaramente magnetico, ma l’acciaio austenitico sottoposto a lavorazione a freddo può complicare tale confronto. Anche la forma della superficie, lo spessore, la forza magnetica, la distanza e la posizione di prova influenzano ciò che l’operatore percepisce.
Quando la qualità è fondamentale, verificarla tramite i registri di acquisto e un metodo adeguato di identificazione dei materiali. Linee guida BSSA per la selezione in base al grado precisa che, per giungere a una decisione definitiva in merito alla classificazione, potrebbe essere necessaria un’analisi chimica. A seconda del metodo utilizzato, potrebbero essere necessarie ulteriori analisi per distinguere le varianti a basso tenore di carbonio o a tenore di azoto controllato.
Un test magnetico non consente di determinare la resistenza alla corrosione, la composizione esatta, la permeabilità relativa esatta né l'idoneità per un assemblaggio magnetico.
In che modo l'acciaio inossidabile può influire su un gruppo magnetico?
La scelta dell'acciaio inossidabile più adatto dipende dalla funzione del componente. Un involucro progettato per ridurre al minimo le interferenze magnetiche presenta requisiti diversi rispetto a una staffa o a un componente del percorso di ritorno destinato a convogliare il flusso magnetico.
Quando è importante ridurre al minimo le interferenze magnetiche
Un acciaio inossidabile austenitico a bassa permeabilità può essere indicato nei casi in cui un coperchio, un involucro, un elemento di fissaggio o un supporto non debba costituire un percorso significativo per il flusso magnetico. Il requisito deve specificare l’esatto tipo di acciaio, la forma del prodotto, lo stato del materiale, la permeabilità consentita o l’effetto di campo, il metodo di prova, il punto di misurazione e il livello di accettazione.
Non scegliere il materiale basandosi esclusivamente sul nome della famiglia. La formatura e la saldatura successive alla ricezione del materiale possono modificare la risposta locale; pertanto, sottoporre a prova solo la lamiera in arrivo potrebbe non essere rappresentativo del componente finito.
Quando la forza di tenuta è fondamentale
Qualsiasi strato non magnetico aggiunto o separazione fisica tra un magnete e il suo bersaglio può ridurre la forza di attrazione. L'entità di tale riduzione dipende dal magnete, dal materiale e dallo spessore del bersaglio, dalla distanza, dalla geometria, dai rivestimenti, dalle condizioni di contatto e dalla configurazione di prova, che sono anche variabili fondamentali in Linee guida specialistiche per le prove di trazione.
Per effettuare un confronto significativo, occorre definire le dimensioni del magnete e la direzione di magnetizzazione, il materiale e le dimensioni del bersaglio, lo spessore del bersaglio, eventuali rivestimenti o strati intermedi, la distanza effettiva di lavoro, la direzione del carico e se il carico è statico, ciclico o soggetto a urti.
Quando l'acciaio inossidabile viene utilizzato come percorso di ritorno
Il fatto che un magnete portatile produca una risposta chiara non dimostra che un tipo di acciaio inossidabile sia un materiale efficiente per il percorso di ritorno magnetico. Le prestazioni del circuito magnetico dipendono anche dalla permeabilità nel campo di interesse, dalla densità di flusso di saturazione, dalla coercitività, dalla geometria e dallo spessore della sezione, come illustrato in questo Guida all'applicazione dei materiali magnetici morbidi.
Il componente deve essere valutato nel circuito magnetico previsto. Un materiale che attrae un magnete potrebbe comunque generare una riluttanza eccessiva o raggiungere la saturazione nella geometria proposta.
Come si dovrebbe definire e testare il componente in acciaio inossidabile?
Parti dall'obiettivo reale dell'applicazione, anziché limitarti a chiederti se l'acciaio sia magnetico.
| Obiettivo della domanda | Specificare | Verifica |
|---|---|---|
| Ridurre al minimo le interferenze magnetiche | Grado, forma del prodotto, stato, processo di produzione, permeabilità massima consentita o effetto di campo, punto di misurazione | Verificare la fase di produzione pertinente e la geometria finale nei casi in cui la lavorazione possa modificare la risposta. |
| Mantenere la forza di trazione attraverso un coperchio in acciaio inossidabile | Materiale di rivestimento, spessore, rivestimenti, distanza effettiva, dettagli relativi al magnete e al bersaglio, direzione di carico | Testare un gruppo rappresentativo nelle condizioni previste di gioco e di contatto. |
| Utilizzare l'acciaio inossidabile come bersaglio magnetico o percorso di ritorno | Grado esatto, proprietà magnetiche, geometria, spessore e campo operativo | Esaminare il circuito magnetico e verificare i limiti di permeabilità e saturazione. |
| Verificare l'identità del materiale | Specifiche di acquisto e distinzione dei gradi richiesti | Utilizzare i registri di tracciabilità e un metodo adeguato di identificazione dei materiali; non affidarsi esclusivamente a un magnete. |
ASTM A342/A342M-26 fornisce metodi per misurare la permeabilità relativa di materiali debolmente magnetici fino a un valore di permeabilità relativa pari a 6,0. La geometria del provino, il metodo scelto e le condizioni del campo magnetico influenzano il risultato; la norma viene spesso applicata a provini semilavorati idonei. È necessario concordare il metodo applicabile e i criteri di accettazione prima di utilizzarla per un componente finito.
Quali informazioni occorre inviare per una revisione di un gruppo magnetico?
Fornire le seguenti informazioni quando l'acciaio inossidabile si trova in prossimità di un magnete permanente o fa parte del circuito magnetico:
- Tipo di acciaio inossidabile, forma del prodotto, stato e processo di produzione.
- Disegno dei componenti, spessore delle pareti, quote critiche e tolleranze.
- Materiale magnetico, grado, dimensioni, rivestimento e direzione di magnetizzazione.
- Distanza effettiva di lavoro, spazi d’aria, rivestimenti, adesivi e altri strati intermedi.
- Materiale, dimensioni, spessore e condizioni superficiali del bersaglio o del percorso di ritorno.
- Forza di trazione richiesta, livello di campo, coppia, risultato della rilevazione o funzione di posizionamento.
- Direzione del carico e tipo di carico (statico, ciclico, da urto o legato alle vibrazioni).
- Fattore di sicurezza richiesto e limiti di accettabilità.
- Temperatura di esercizio, condizioni ambientali ed esposizione alla corrosione.
- Metodo di misurazione, fase di prova e punti di misurazione.
- Per i progetti a bassa interferenza, il campo o la perturbazione massima consentita in un punto definito.
- Campioni disponibili e necessità o meno di effettuare prove fisiche rappresentative.
OSENC può utilizzare questi dati per verificare la geometria del magnete, la direzione di magnetizzazione, il traferro di lavoro, le condizioni del bersaglio e un approccio di convalida adeguato per un magnete al neodimio personalizzato o gruppo magnetico. A seconda del rischio di progettazione, la validazione potrebbe richiedere una simulazione del campo magnetico o prove fisiche rappresentative nelle condizioni di montaggio previste. Nel presente articolo non viene rivendicato alcun risultato del progetto OSENC.
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Inviateci il vostro disegno, le condizioni del materiale, la distanza di lavoro, la direzione del carico e i requisiti di accettazione affinché possano essere sottoposti a una revisione tecnica.
Contatta OSENCDomande frequenti
Tutto l'acciaio inossidabile è amagnetico?
No. Gli acciai inossidabili ferritici, martensitici, duplex e la maggior parte di quelli a indurimento per precipitazione sono magnetici. I tipi austenitici completamente ricotti, come il 304 e il 316, presentano solitamente una permeabilità magnetica molto inferiore.
Perché il mio acciaio inossidabile 304 è attratto da una calamita?
La formatura a freddo, la piegatura, la laminazione, lo stampaggio, la cesoiatura o altre deformazioni locali possono determinare la formazione di martensite indotta da deformazione. Confrontare le aree lavorate con quelle non lavorate, quindi verificare il materiale con un metodo appropriato qualora l’identificazione del grado o la permeabilità siano di fondamentale importanza.
L'acciaio inossidabile 316 è completamente amagnetico?
No. L’acciaio 316 forgiato e ricotto presenta normalmente una bassa attrazione, ma la lavorazione a freddo e la saldatura possono aumentarne la risposta locale. Il suo comportamento dovrebbe essere descritto in base alle condizioni e al processo, non solo in base alla denominazione del tipo di acciaio.
È possibile stabilire, tramite un test con il magnete, se l’acciaio inossidabile sia di tipo 304 o 316?
No. Un magnete è utile solo per una selezione qualitativa. Per determinare in modo definitivo la qualità del materiale sono necessari i registri relativi al materiale e metodi adeguati di analisi chimica o di identificazione del materiale.
Quale tipo di acciaio inossidabile dovrei usare in prossimità di un magnete al neodimio?
Ciò dipende dal fatto che il componente debba ridurre al minimo le interferenze magnetiche, mantenere un'apertura controllata, fungere da bersaglio o convogliare il flusso di ritorno. Prima di scegliere l'acciaio, è necessario specificare la funzione, il grado e le condizioni, la geometria, l'apertura di lavoro, i requisiti magnetici e il metodo di convalida.
Bibliografia
- Associazione britannica dell'acciaio inossidabile, Proprietà magnetiche degli acciai inossidabili austenitici.
- Associazione britannica dell'acciaio inossidabile, Effetti della composizione sulla permeabilità magnetica degli acciai inossidabili austenitici.
- Associazione britannica dell'acciaio inossidabile, Effetto della lavorazione a freddo e del trattamento termico sulla permeabilità magnetica.
- Associazione britannica dell'acciaio inossidabile, Metodi in loco per la classificazione dei tipi di acciaio inossidabile e dei prodotti.
- Nickel Institute, Il vantaggio del nichel nell'acciaio inossidabile.
- ASTM International, ASTM A342/A342M-26: Metodi di prova standard per la permeabilità dei materiali debolmente magnetici.
- K&J Magnetics, Verifica della forza del magnete.
- Arnold Magnetic Technologies, Guida alle applicazioni dei materiali magnetici morbidi.
Limiti delle prove: Nel presente articolo non vengono presentati casi di clienti OSENC, disegni di progetto, risultati di simulazione, registrazioni di test fisici né nomi di revisori tecnici. I diagrammi sono immagini a scopo didattico e non costituiscono prove dirette relative a progetti reali.
Ben — OSENC
Ben vanta oltre 10 anni di esperienza nel settore dei magneti permanenti e collabora con OSENC dal 2019. Si occupa in particolare di magneti NdFeB su misura, accessori magnetici e gruppi magnetici.
Aiuta i clienti a definire con chiarezza i requisiti relativi ai materiali, ai rivestimenti, alla magnetizzazione, ai test e alla produzione, riducendo le lacune comunicative e le inutili iterazioni dei campioni.
