Które metale są magnetyczne? Tabela poglądowa

Poniższa lista metali magnetycznych opisuje typową reakcję na zwykły magnes ręczny. Nadaje się ona do wstępnej selekcji, a nie do certyfikacji materiałów.

Na mniejszych ekranach przesuń palcem po tabeli w poziomie, aby wyświetlić wszystkie kolumny.

W niniejszej tabeli nie podano dokładnych gatunków. W przypadkach, gdy potwierdzenie gatunku ma znaczenie, nadal wymagana jest dokumentacja dostawcy, certyfikaty materiałowe, analiza chemiczna lub inna odpowiednia metoda identyfikacji.

Co właściwie oznacza słowo “magnetyczny”?

W języku potocznym metal nazywamy magnetycznym, gdy przyczepia się do magnesu na lodówkę lub magnesu warsztatowego. W fizyce termin ten obejmuje kilka różnych rodzajów reakcji materiału.

Na mniejszych ekranach przesuń palcem po tabeli w poziomie, aby wyświetlić wszystkie kolumny.

Fizyka uniwersytecka OpenStax klasyfikuje materiały według ich właściwości ferromagnetycznych, paramagnetycznych i diamagnetycznych. Wymienia aluminium jako materiał paramagnetyczny, a miedź jako diamagnetyczny, wyjaśniając jednocześnie, dlaczego te słabe reakcje znacznie różnią się od przyciągania ferromagnetycznego.

W przypadku prac inżynieryjnych należy jasno określić wymagania. Projekt może wymagać:

• Element docelowy, który może zostać przyciągnięty przez magnes.
• Materiał, który można namagnesować.
• Magnes stały, który wytwarza pole o użytecznym działaniu.
• Kompletny obwód magnetyczny, który zapewnia wymaganą siłę przy danej odległości roboczej.

Są to wymagania powiązane, ale nie są one zamienne.

Dlaczego żelazo, nikiel, kobalt i wiele rodzajów stali przyciągają magnesy?

Materiały ferromagnetyczne zawierają domeny magnetyczne, które mogą silnie reagować na zewnętrzne pole magnetyczne. Dlatego też nie namagnesowany element stalowy może nadal być przyciągany przez magnes stały.

Żelazo, nikiel i kobalt to najbardziej znane metale ferromagnetyczne w codziennych rozmowach dotyczących inżynierii. Wiele stopów na bazie żelaza również wykazuje właściwości ferromagnetyczne, jednak skład chemiczny i mikrostruktura stopu nadal mają znaczenie.

Nie należy zatem zakładać, że każdy stop zawierający żelazo, nikiel lub kobalt będzie zachowywał się w ten sam sposób. Należy wziąć pod uwagę stan gotowego materiału.

Czy wszystkie rodzaje stali i stali nierdzewnej są magnetyczne?

Nie. Wiele rodzajów stali przyciąga magnesy, ale nie każdy gatunek stali lub stali nierdzewnej wykazuje taką samą reakcję.

Stal węglowa i stali miękkie zazwyczaj wykazują wyraźną reakcję. W przypadku stali nierdzewnej sprawa jest bardziej skomplikowana, ponieważ jej właściwości magnetyczne zależą głównie od struktury metalurgicznej i warunków obróbki.

The Brytyjskie Stowarzyszenie Producentów Stali Nierdzewnej wyjaśnia, że stale nierdzewne ferrytyczne, martenzytyczne, duplex oraz większość stali nierdzewnych utwardzanych przez wytrącanie zazwyczaj wykazują silną reakcję na działanie ręcznego magnesu. Stale nierdzewne austenityczne zazwyczaj wykazują niewielką reakcję po pełnym wyżarzeniu.

Obróbka na zimno może zwiększyć reaktywność magnetyczną niektórych austenitycznych stali nierdzewnych. Istotne znaczenie mają również skład i stan obróbki cieplnej. Zobacz wytyczne BSSA dotyczące wpływ obróbki na zimno i obróbki cieplnej.

Wynikają z tego dwie praktyczne zasady:

• To, że element ze stali nierdzewnej przyciąga się do magnesu, nie świadczy o jego dokładnym gatunku.
• Słaby odczyn nie oznacza automatycznie, że dana część jest wykonana ze stali nierdzewnej typu 304 lub 316.

Obszary spawane lub poddane intensywnej obróbce mechanicznej należy oceniać na podstawie ich rzeczywistego składu i historii obróbki, a nie w oparciu o ogólną zasadę.

Które metale zazwyczaj nie przyciągają się do magnesu?

Aluminium i miedź zazwyczaj nie wykazują zauważalnego przyciągania podczas statycznego testu z użyciem ręcznego magnesu.

Aluminium jest paramagnetyczne, co oznacza, że wykazuje słabą reakcję w kierunku przyłożonego pola. Miedź jest diamagnetyczna, co oznacza, że jej słaba indukowana reakcja jest przeciwna do kierunku przyłożonego pola. Żadne z tych zjawisk nie zapewnia zazwyczaj użytecznej siły przytrzymującej w przypadku zwykłego magnesu stałego.

Aluminium może wchodzić w interakcje ze zmiennymi polami magnetycznymi poprzez inne zjawiska fizyczne. Różni się to od zwykłego przyciągania statycznego i stanowi temat na osobną dyskusję poświęconą aluminium i magnesom.

Mylić mogą również elementy pokryte powłoką galwaniczną lub pomalowane. Cienka warstwa zewnętrzna może zakrywać znajdującą się pod spodem stal, stalową wkładkę lub inny element ferromagnetyczny.

Czy można zidentyfikować metal za pomocą testu z magnesem?

Test z magnesem jest przydatny do szybkiej selekcji, ale nie pozwala na dokładną identyfikację stopu.

Podczas porównywania elementów należy używać tego samego małego magnesu testowego, zapewnić podobne warunki styku oraz korzystać ze znanych próbek odniesienia. Zabrudzenia, powłoki, krzywizna, grubość oraz ukryte wkładki mogą wpłynąć na wynik.

Na mniejszych ekranach przesuń palcem po tabeli w poziomie, aby wyświetlić wszystkie kolumny.

Do czego powinien służyć test magnetyczny?

Należy traktować ten test jako etap wstępnej selekcji, a nie jako dowód zgodności ze specyfikacją produkcyjną.

Dlaczego siła przyciągania magnetycznego może ulegać zmianom w rzeczywistym układzie?

Świadomość, że dany metal jest ferromagnetyczny, nie pozwala określić, jaką siłę wywrze gotowy zespół.

Z punktu widzenia kupujących praktyczne pytanie brzmi:

Czy ten materiał docelowy, przy swojej rzeczywistej grubości i szerokości szczeliny roboczej, zapewni wystarczającą siłę użytkową w końcowym montażu?

Na mniejszych ekranach przesuń palcem po tabeli w poziomie, aby wyświetlić wszystkie kolumny.

Powłoka, szczelina powietrzna lub nierówna powierzchnia mogą zmniejszyć użyteczną siłę przyciągania. Cienka stal docelowa może również ograniczać wydajność, ale wpływ ten zależy od geometrii magnesu, materiału docelowego oraz całego obwodu magnetycznego.

Zgodnie z wytycznymi dotyczącymi badań specjalistycznych grubość stali i warunki styku mogą znacząco wpływać na siłę rozciągającą. Zwraca się w nich również uwagę, że wartości obliczone lub podane w katalogach nie powinny zastępować badań praktycznych. Zobacz Wytyczne firmy K&J Magnetics dotyczące grubości stali.

Odpowiednio zaprojektowana ferromagnetyczna podstawa lub obudowa może skierować większy strumień magnetyczny w stronę powierzchni roboczej. Nie dzieje się to automatycznie; geometria i materiał muszą tworzyć odpowiedni obwód magnetyczny.

Magnes, który dobrze sprawdza się przy obciążeniu prostoliniowym, może zachowywać się inaczej pod wpływem obciążenia ślizgowego lub odrywającego od krawędzi. Opór ślizgowy zależy również od tarcia, stanu powierzchni oraz ograniczeń mechanicznych.

Co należy zapewnić w ramach projektu dotyczącego utrzymywania lub separacji magnetycznej?

Przed wyborem magnesu lub zespołu magnetycznego należy podać następujące informacje:

• Rodzaj i klasa materiału docelowego, o ile są znane.
• Stan materiału lub historia obróbki.
• Docelowa grubość i dostępna powierzchnia styku.
• Powłoki, farba, klej, tworzywo sztuczne lub inne szczeliny robocze.
• Kształt powierzchni, płaskość, chropowatość oraz stan korozji.
• Dostępna przestrzeń na magnes i obudowę.
• Wymagana odległość robocza.
• Wymagana siła i kierunek obciążenia.
• Niezależnie od tego, czy obciążenie polega na ciągnięciu bezpośrednim, przesuwaniu, odrywaniu, podnoszeniu czy oddzielaniu.
• Temperatura pracy i warunki otoczenia.
• Wymagania dotyczące drgań, uderzeń, ruchu lub cykli powtarzalnych.
• Rysunek, wzór, szkic lub schemat montażu.
• Wymagana metoda walidacji i warunki akceptacji.

W przypadku separacji magnetycznej należy również podać natężenie przepływu materiału, rodzaj zanieczyszczeń, przewidywany rozmiar cząstek, odległość roboczą oraz metodę czyszczenia. A separator bębnowy magnetyczny lub inną strukturę magnetyczną należy oceniać w kontekście rzeczywistego procesu, a nie wybierać wyłącznie na podstawie klasy magnesu.

Kiedy konieczna jest weryfikacja niestandardowego magnesu lub zespołu magnetycznego?

Do podstawowej kontroli materiału może wystarczyć prosty test ręczny. Nie jest to jednak wystarczające, gdy projekt charakteryzuje się określoną siłą przytrzymującą, ograniczoną przestrzenią, szczeliną roboczą, cienką stalą docelową, nietypowym kierunkiem obciążenia lub skomplikowaną stalową obudową.

Firma OSENC może dokonać oceny rysunków, próbek, szkiców oraz wymagań dotyczących zastosowania w zakresie niestandardowe magnesy neodymowe oraz zespoły magnetyczne. W ramach przeglądu można uwzględnić geometrię magnesu, klasę materiału, kierunek namagnesowania, powłokę, materiał docelowy, szczelinę roboczą oraz strukturę obwodu magnetycznego.

Wyższa klasa magnesu niekoniecznie oznacza, że jest to właściwe rozwiązanie. Należy łącznie uwzględnić geometrię, materiał docelowy, dostępną powierzchnię biegunową, temperaturę, konstrukcję zespołu, koszt oraz wymagania dotyczące walidacji.

Projekty można również rozpocząć od odpowiednich próbek magnesów neodymowych lub prototypów, a dopiero potem przejść do produkcji seryjnej. Rzeczywistą siłę należy zweryfikować w uzgodnionych warunkach testowych.