Magnetismo dell'acciaio inossidabile
Risposta rapida
Alcuni acciai inossidabili sono magnetici, mentre altri sono attratti solo debolmente da un magnete portatile.
La risposta dipende principalmente dalla struttura metallurgica dell’acciaio e dalla storia delle lavorazioni, non semplicemente dalla presenza di ferro.
Gli acciai inossidabili ferritici, martensitici, duplex e la maggior parte di quelli indurenti per precipitazione mostrano normalmente una chiara risposta magnetica. I gradi austenitici completamente ricotti, come 304 e 316, presentano in genere una debole attrazione, ma la lavorazione a freddo e la saldatura possono aumentare la risposta magnetica locale, come riepilogato dalla Associazione britannica dell’acciaio inossidabile.
La prova con un magnete può essere utile per un controllo preliminare dei componenti, ma non può dimostrare che un componente sia in 304 o 316. Inoltre, non consente di prevedere come tale componente influirà sulla forza di distacco, sulla distribuzione del campo magnetico o su un gruppo magnetico.
Perché alcuni acciai inossidabili sono magnetici?
Il magnetismo dell’acciaio inossidabile dipende in larga misura dalla sua struttura cristallina. Le strutture ferritiche e martensitiche sono ferromagnetiche, mentre una struttura completamente austenitica presenta una permeabilità magnetica molto più bassa.
Per questo motivo, due componenti in acciaio inossidabile di aspetto simile possono reagire diversamente allo stesso magnete. La famiglia della lega, la composizione esatta, il trattamento termico, la formatura, la saldatura, il processo di colata e le deformazioni locali possono influire sul risultato.
La 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 prossimo a 1 indica una risposta ridotta rispetto agli acciai fortemente magnetici.
Si tratta di un ampio intervallo di riferimento, non di un limite di accettazione predefinito per qualsiasi componente 304 o 316. Un requisito sottoposto a controllo deve definire lo stato del prodotto, il metodo di prova, le condizioni del campo magnetico e la fase di accettazione.
Quali tipi di acciaio inossidabile sono magnetici?
| Famiglia di acciai inossidabili | Esempi comuni | Risposta magnetica tipica | Limitazione importante |
|---|---|---|---|
| Austenitici | 304, 316 | Generalmente bassa nello stato completamente ricotto | La lavorazione a freddo e la saldatura possono aumentare la risposta magnetica locale. |
| Ferritici | 409, 430, 439 | Magnetici | La risposta e le prestazioni del circuito magnetico dipendono comunque dal grado specifico e dal relativo stato metallurgico. |
| Martensitico | Serie 410, 420, 440 | Magnetici | Il trattamento termico e il grado influenzano sia il comportamento meccanico sia quello magnetico. |
| Duplex | 2205, 2507 | Magnetici | La fase ferritica genera una risposta magnetica evidente. |
| Indurimento per precipitazione | 17-4 PH e altri gradi | La maggior parte è magnetica | Verificare il grado esatto e lo stato del trattamento termico. |
Questa tabella è adatta per una selezione preliminare dei materiali. Non sostituisce una specifica d'acquisto, un'analisi chimica, un test di permeabilità o una validazione magnetica a livello applicativo.
L'acciaio inossidabile 304 è magnetico?
L'acciaio inossidabile 304 ricotto presenta normalmente una bassa permeabilità magnetica e può mostrare una debole attrazione verso un magnete portatile. Tuttavia, la deformazione a freddo può trasformare parte della sua struttura austenitica in martensite indotta dalla deformazione, aumentando la risposta magnetica.
L’effetto è spesso localizzato. Angoli piegati, zone imbutite, filettature rullate, bordi cesoiati, elementi stampati o superfici sottoposte a intensa deformazione possono attrarre un magnete in modo più evidente rispetto a una zona piana non deformata dello stesso componente.
L’entità della variazione non è fissa. Dipende dalla composizione del materiale, dallo stato iniziale, dal livello di deformazione, dalla temperatura e dalle lavorazioni pregresse. Una risposta magnetica, pertanto, non indica automaticamente che un componente dichiarato in 304 sia contraffatto o non conforme alle specifiche.
L’acciaio inossidabile 316 è magnetico?
Anche l’acciaio inossidabile 316 da lavorazione plastica, completamente ricotto, presenta normalmente una bassa permeabilità magnetica. La lavorazione a freddo può aumentarne la risposta, sebbene il risultato vari in funzione della composizione e del processo di lavorazione.
La saldatura può produrre una risposta diversa nel metallo di saldatura o nella zona adiacente, poiché alcune microstrutture austenitiche di saldatura mantengono ferrite, come illustrato nelle linee guida BSSA sulla composizione. Ciò significa che un involucro saldato può presentare, in corrispondenza del giunto, una risposta diversa rispetto alla lamiera di base.
Una lamiera 316 da lavorazione plastica, un filo 316 trafilato a freddo, un elemento di fissaggio 316 forgiato e un involucro 316 saldato possono quindi presentare risposte diverse a causa delle differenti lavorazioni pregresse. Un raccordo austenitico fuso deve essere valutato in base alla designazione del relativo grado di fusione, anziché essere considerato equivalente al tipo 316 da lavorazione plastica; il Nickel Institute segnala che gli equivalenti fusi utilizzano designazioni diverse e composizioni modificate.
Che cosa può indicare una risposta magnetica localizzata?
La posizione in cui si manifesta la risposta può aiutare a individuare gli aspetti da esaminare, ma non consente una diagnosi completa del materiale.
| Osservazione | Possibile spiegazione | Azione pratica successiva |
|---|---|---|
| Maggiore attrazione in corrispondenza di un angolo imbutito | Deformazione a freddo concentrata | Confrontare le aree deformate e non deformate nelle stesse condizioni di controllo. |
| Maggiore attrazione in corrispondenza di un bordo tranciato o lavorato meccanicamente | Deformazione locale o alterazione delle condizioni superficiali | Esaminare il processo di taglio e finitura; se il grado è rilevante, utilizzare un metodo definito di verifica del materiale. |
| Maggiore attrazione in corrispondenza di una filettatura rullata o di una testa forgiata | Lavorazione locale intensa | Confermare la specifica dell'elemento di fissaggio e le condizioni di fabbricazione. |
| Maggiore attrazione in corrispondenza di una saldatura | Ferrite residua o variazione strutturale locale | Confermare il materiale base, il materiale d'apporto, il procedimento di saldatura e il requisito di accettazione. |
| Un raccordo fuso presenta una risposta maggiore rispetto a una lamiera lavorata plasticamente | Composizione della lega da fonderia e bilanciamento della ferrite differenti | Verificare la designazione del grado da fonderia, anziché considerarlo un 304 o 316 da lavorazione plastica. |
| Si avverte un'attrazione evidente su gran parte del componente | Potrebbero essere coinvolti una famiglia di acciai inossidabili magnetici, un'intensa lavorazione a freddo o una mancata corrispondenza del materiale | Verificare la specifica del materiale e la cronologia delle lavorazioni. Non accettare o scartare il componente basandosi unicamente sulla sensazione percepita manualmente. |
Per ottenere un confronto di controllo ripetibile, utilizzare lo stesso magnete, mantenendo invariati orientamento, contatto o distanza e punti di ispezione. Anche in queste condizioni, il risultato resta qualitativo, a meno che il cliente non abbia definito e validato tale metodo di controllo.
È possibile identificare il 304 o il 316 con un magnete?
No. Un magnete portatile non consente di distinguere in modo affidabile il 304 dal 316.
Può contribuire a distinguere un prodotto austenitico allo stato addolcito da una famiglia di acciai inossidabili chiaramente magnetici, ma l'acciaio austenitico lavorato a freddo può complicare il confronto. Anche la geometria della superficie, lo spessore, la forza del magnete, la distanza e la posizione di prova influiscono sulla sensazione percepita dall'operatore.
Quando il grado è determinante, verificarlo mediante i documenti di acquisto e un metodo appropriato di identificazione del materiale. La guida BSSA all'identificazione dei gradi indica che, per determinare il grado in modo conclusivo, può essere necessaria un'analisi chimica. A seconda del metodo, potrebbero essere necessarie ulteriori analisi anche per distinguere le varianti a basso tenore di carbonio o a contenuto di azoto controllato.
Una prova con un magnete non determina la resistenza alla corrosione, la composizione esatta, la permeabilità relativa esatta né l'idoneità per un gruppo magnetico.
In che modo l'acciaio inossidabile può influire su un gruppo magnetico?
L'acciaio inossidabile appropriato dipende dalla funzione del componente. Un involucro destinato a ridurre al minimo l'interferenza magnetica presenta requisiti diversi rispetto a una staffa o a un componente del circuito di ritorno destinato a convogliare il flusso magnetico.
Quando è importante ridurre al minimo l'interferenza magnetica
Un acciaio inossidabile austenitico a bassa permeabilità può essere appropriato quando una copertura, un involucro, un elemento di fissaggio o un supporto non deve diventare un percorso preferenziale per il flusso magnetico. Il requisito deve specificare il grado esatto, la forma del prodotto, lo stato del materiale, la permeabilità o l'effetto sul campo ammessi, il metodo di prova, il punto di misurazione e la fase di accettazione.
Non selezionare il materiale basandosi esclusivamente sul nome della famiglia. Le operazioni di formatura e saldatura eseguite dopo il ricevimento del materiale possono modificarne localmente la risposta magnetica; pertanto, la sola prova sulla lamiera piana in ingresso potrebbe non essere rappresentativa del componente finito.
Quando la forza di tenuta è determinante
Qualsiasi strato non magnetico aggiuntivo o separazione fisica tra un magnete e il relativo elemento ferromagnetico può ridurre la forza di distacco. L'entità della riduzione dipende dal magnete, dal materiale e dallo spessore dell'elemento ferromagnetico, dal traferro, dalla geometria, dai rivestimenti, dalle condizioni di contatto e dalla configurazione di prova, tutti parametri fondamentali anche nelle linee guida specialistiche per le prove della forza di distacco.
Per ottenere un confronto significativo, definire le dimensioni e la direzione di magnetizzazione del magnete, il materiale e le dimensioni dell'elemento ferromagnetico, il relativo spessore, i rivestimenti o gli strati interposti, il traferro di lavoro effettivo, la direzione del carico e se quest'ultimo è statico, ciclico o soggetto a urti.
Quando l'acciaio inossidabile è destinato a fungere da percorso di ritorno magnetico
Una risposta evidente alla prova con un magnete portatile non dimostra che un determinato grado di acciaio inossidabile sia un materiale efficiente per il percorso di ritorno magnetico. Le prestazioni del circuito magnetico dipendono anche dalla permeabilità al campo considerato, dall'induzione magnetica di saturazione, dalla coercitività, dalla geometria e dallo spessore della sezione, come illustrato in questa guida applicativa sui materiali magnetici dolci.
Il componente deve essere valutato nel circuito magnetico previsto. Un materiale che attrae un magnete può comunque generare una riluttanza eccessiva o raggiungere la saturazione nella geometria proposta.
Come definire le specifiche e collaudare il componente in acciaio inossidabile?
Partire dall'obiettivo effettivo dell'applicazione, anziché chiedersi soltanto se l'acciaio sia magnetico.
| Obiettivo dell'applicazione | Specificare | Verificare |
|---|---|---|
| Ridurre al minimo le interferenze magnetiche | Grado, forma del prodotto, stato, ciclo di fabbricazione, permeabilità massima ammessa o effetto massimo ammesso sul campo, punto di misura | Eseguire le prove nella fase produttiva pertinente e sulla geometria finale quando la lavorazione può modificarne la risposta. |
| Mantenere la forza di distacco con una copertura in acciaio inossidabile interposta | Materiale e spessore della copertura, rivestimenti, traferro effettivo, dettagli del magnete e dell'elemento bersaglio, direzione del carico | Provare un gruppo rappresentativo con il traferro e le condizioni di contatto previsti. |
| Utilizzare l'acciaio inossidabile come elemento bersaglio magnetico o via di ritorno del flusso | Grado esatto, proprietà magnetiche, geometria, spessore e campo operativo | Esaminare il circuito magnetico e verificare eventuali limitazioni dovute alla permeabilità e alla saturazione. |
| Verificare l'identità del materiale | Specifica di acquisto e distinzione richiesta tra i gradi | Utilizzare i registri di tracciabilità e un metodo adeguato per l'identificazione del materiale; non basarsi unicamente su un magnete. |
ASTM A342/A342M-26 fornisce metodi per misurare la permeabilità relativa di materiali debolmente magnetici fino a un valore di 6,0. La geometria del provino, il metodo selezionato e le condizioni del campo magnetico influiscono sul risultato; la norma viene spesso applicata a provini semilavorati idonei. Prima di applicarla a un componente finito, concordare il metodo applicabile e la fase di accettazione.
Quali informazioni inviare per la valutazione di un gruppo magnetico?
Fornire le seguenti informazioni quando l'acciaio inossidabile si trova vicino a un magnete permanente o fa parte del circuito magnetico:
- Grado dell'acciaio inossidabile, forma del prodotto, stato del materiale e processo di fabbricazione.
- Disegno del componente, spessore di parete, dimensioni critiche e tolleranze.
- Materiale, grado, dimensioni, rivestimento e direzione di magnetizzazione del magnete.
- Traferro di lavoro effettivo, interstizi d’aria, rivestimenti, adesivi e altri strati interposti.
- Materiale dell’elemento di riscontro o del percorso di ritorno, dimensioni, spessore e stato superficiale.
- Forza di distacco, livello del campo, coppia, risultato di rilevamento o funzione di posizionamento richiesti.
- Direzione del carico e natura statica, ciclica, d’urto o correlata alle vibrazioni.
- Coefficiente di sicurezza richiesto e limiti di accettazione.
- Temperatura di esercizio, ambiente ed esposizione alla corrosione.
- Metodo di misura, fase della prova e punti di misura.
- Per i progetti a bassa interferenza, il campo magnetico o il disturbo massimo consentito in un punto definito.
- Campioni disponibili ed eventuale necessità di prove fisiche rappresentative.
Osenc può utilizzare questi dati per esaminare la geometria del magnete, la direzione di magnetizzazione, il traferro di lavoro, le condizioni dell’elemento di riscontro e un approccio di validazione appropriato per un valutazione di magneti al neodimio personalizzati o un gruppo magnetico. In funzione del rischio progettuale, la validazione può richiedere una simulazione del campo magnetico o prove fisiche rappresentative nelle condizioni di assemblaggio previste. In questo articolo non viene dichiarato alcun risultato relativo a progetti Osenc.
Parliamo del gruppo magnetico
Invia il disegno tecnico, la condizione del materiale, il traferro di lavoro, la direzione del carico e il requisito di accettazione per una valutazione tecnica.
Contatta OsencDomande frequenti
Tutti gli acciai inossidabili sono amagnetici?
No. Gli acciai inossidabili ferritici, martensitici, duplex e la maggior parte di quelli indurenti per precipitazione sono magnetici. I gradi austenitici completamente ricotti, come 304 e 316, presentano generalmente una permeabilità magnetica molto più bassa.
Perché il mio acciaio inossidabile 304 attrae un magnete?
La formatura a freddo, la piegatura, la laminazione, lo stampaggio, la cesoiatura o altre deformazioni locali possono generare martensite indotta da deformazione. Confrontare le zone lavorate con quelle non lavorate e, se l’identificazione del grado o la permeabilità sono parametri critici, verificare il materiale con un metodo appropriato.
L’acciaio inossidabile 316 è completamente amagnetico?
No. Il 316 lavorato per deformazione e ricotto presenta normalmente una debole attrazione magnetica, ma la lavorazione a freddo e la saldatura possono aumentarne localmente la risposta. Il comportamento deve essere descritto in base allo stato e al processo, non soltanto alla designazione del grado.
Un test con un magnete può dimostrare che l’acciaio inossidabile è AISI 304 o AISI 316?
No. Un magnete è utile solo per uno screening qualitativo. Per determinare con certezza il grado sono necessari la documentazione dei materiali e metodi idonei di analisi chimica o di identificazione del materiale.
Quale acciaio inossidabile usare in prossimità di un magnete al neodimio?
Dipende dalla funzione del componente: ridurre al minimo le interferenze magnetiche, mantenere un traferro controllato, fungere da elemento bersaglio oppure convogliare il flusso di ritorno. Prima di scegliere l’acciaio, specificare la funzione, il grado e lo stato del materiale, la geometria, il traferro di lavoro, il requisito magnetico e il metodo di validazione.
Riferimenti
- British Stainless Steel Association, Proprietà magnetiche degli acciai inossidabili austenitici.
- British Stainless Steel Association, Effetti della composizione sulla permeabilità magnetica degli acciai inossidabili austenitici.
- British Stainless Steel Association, Effetto della deformazione a freddo e del trattamento termico sulla permeabilità magnetica.
- British Stainless Steel Association, Metodi in campo per la classificazione dei gradi e dei prodotti in acciaio inossidabile.
- Nickel Institute, Il vantaggio del nichel nell'acciaio inossidabile.
- ASTM International, ASTM A342/A342M-26: metodi di prova standard per la permeabilità di materiali debolmente magnetici.
- K&J Magnetics, Verifica della forza del magnete.
- Arnold Magnetic Technologies, Guida applicativa ai materiali magnetici dolci.
Limiti delle evidenze: In questo articolo non vengono presentati casi cliente di Osenc, disegni di progetto, risultati di simulazioni, registrazioni di prove fisiche o un revisore tecnico identificato per nome. I diagrammi sono illustrazioni didattiche, non evidenze dirette di un progetto.
Ben — Osenc
Ben vanta oltre 10 anni di esperienza nel settore dei magneti permanenti e collabora con Osenc dal 2019. Si occupa di magneti NdFeB personalizzati, accessori magnetici e gruppi magnetici.
Aiuta i clienti a definire con chiarezza i requisiti relativi a materiale, rivestimento, magnetizzazione, prove e produzione, riducendo le lacune nella comunicazione e le iterazioni di campionatura non necessarie.
