Ist Stahl magnetisch?

Stahl kann aus unterschiedlichen Verbindungen in unterschiedlichen Konzentrationen bestehen und diese Verbindungen bestimmen seine magnetischen Eigenschaften und seine magnetische Stärke.

Ferritischer Stahl weist magnetische Eigenschaften auf, während nicht-ferretischer Stahl im Wesentlichen nicht magnetisch ist.

Im Allgemeinen Stahl ist magnetisch. Es gibt jedoch einige interessante Aspekte im Zusammenhang mit magnetischem Stahl, die Sie kennen müssen.

Eigenschaften, die Stahl magnetisch machen

· Eisenpräsenz

Eisen oder Ferrit ist typischerweise die Hauptverbindung, die in den meisten Stahlsorten vorkommt. Da es im Wesentlichen ferromagnetisch ist, bestimmen sein Vorhandensein und seine Konzentration die magnetischen Eigenschaften von Stahl. Eine höhere Ferritkonzentration führt zu stärkeren magnetischen Eigenschaften.

· Kristalline Struktur

Stahl hat eine charakteristische kristallartige Konfiguration und die Art der Kristallstruktur hat großen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften von Stahl. Stahl mit einer kubisch-raumzentrierten Struktur weist einen überlegenen Magnetismus auf, während Stahl mit einer kubisch-flächenzentrierten Struktur keinen Magnetismus aufweist.

Stahlkristallstruktur
Stahlkristallstruktur

· Kohlenstoffpräsenz

Von allen Legierungsverbindungen, die zur Verstärkung von Stahl verwendet werden, ist Kohlenstoff am häufigsten. Stahl mit vergleichsweise höheren Kohlenstoffkonzentrationen weist stärkere magnetische Eigenschaften auf.

· Magnetische Suszeptibilität

Stahl, insbesondere Stahl auf Eisenbasis, wird leicht magnetisiert, wenn er starken Magnetfeldern ausgesetzt wird. Die magnetische Suszeptibilität dieses Stahls beträgt etwa 14 und dies ist ein Beweis für seine starken magnetischen Eigenschaften. Die magnetische Suszeptibilität von nichtferromagnetischem Stahl ist jedoch eine.

Verschiedene Stahlsorten und ihre magnetischen Eigenschaften

Basierend auf den magnetischen Eigenschaften kann Stahl in drei Kategorien eingeteilt werden: Ferritischer, martensitischer und austenitischer Stahl. Hier ist eine Aufschlüsselung ihrer unterschiedlichen magnetischen Verhaltensweisen.

· Ferritischer Stahl

Ferritischer Stahl ist für seinen hohen Eisengehalt bekannt und weist mit 10–30 % auch einen relativ höheren Chromgehalt auf. Aufgrund des hohen Gehalts dieser beiden Verbindungen gilt ferritischer Stahl als magnetisch. Dieser Magnetstahl hat eine kristalline Struktur und sein magnetisches Verhalten macht ihn zu einem wertvollen Werkzeug für Magnetverschlüsse und Küchengeräte.

· Martensitischer Stahl

Martensitischer Stahl hat die höchste Kohlenstoffkonzentration und enthält auch andere ferromagnetische Legierungen wie Nickel. Daher weist es ein starkes magnetisches Verhalten auf. Mit einem Chromgehalt von etwa 12–18 % eignet sich martensitischer Stahl hervorragend für magnetische Anwendungen, bei denen Härte und Festigkeit im Vordergrund stehen.

· Austenitischer Stahl

Austenitischer Stahl besteht aus Austenit und ist daher im Wesentlichen nicht magnetisch, obwohl er magnetische Legierungen wie Nickel und Mangan enthält. Es hat eine charakteristische kubisch-flächenzentrierte Konfiguration, die den Magnetismus begrenzt. Es kann jedoch durch verschiedene Behandlungen wie Kaltumformung magnetisiert werden.

Kristallstruktur von Austenit
Kristallstruktur von Austenit

Vorteile von Magnetstahl

  • Beeindruckende magnetische Eigenschaften: Mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften und Stärken bietet Ihnen Stahl eine praktikable Lösung, wann immer Sie einen weichen oder sogar starken Magnetismus benötigen.
  • Hohe magnetische Suszeptibilität: Sie können Stahl leicht in einen Magneten verwandeln, da seine magnetischen Eigenschaften bei starken Magnetfeldern leicht aktiviert werden.
  • Starke magnetische Abschirmung: Aufgrund seiner hohen magnetischen Permeabilität können Sie Magnetstahl verwenden, um sensible Bereiche und Maschinen vor äußeren magnetischen Kräften abzuschirmen.
  • Ziemlich erschwinglich: Im Vergleich zu anderen magnetischen Materialien ist Stahl relativ günstiger und langlebiger und garantiert somit eine längere Lebensdauer.
  • Extrem stark: Sie können magnetischen Stahl in volatilen Umgebungen einsetzen, ohne sich um Abrieb sorgen zu müssen. Seine Stärke bezieht es aus seiner kristallinen Struktur.
  • Einfach zu recyceln: Sie können Ihren Magnetstahl einfach und kostengünstig für andere Zwecke wiederverwenden und so die Nachhaltigkeit fördern.

Faktoren, die den Magnetismus in Stahl beeinflussen können

· Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung von Stahl kann zu einem seltsamen magnetischen Verhalten führen. Durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen kann beispielsweise die magnetische Suszeptibilität Ihres Magneten verringert werden. Allerdings kann das Erhitzen von martensitischem Stahl aufgrund der Bildung von Martensit die magnetische Permeabilität Ihres Stahlmagneten erhöhen.

· Komposition

Unterschiedliche Stahlsorten zeichnen sich durch unterschiedliche Elemente als Legierungsverbindungen aus. Die Unterscheidung dieser Verbindungen und ihrer Konzentrationen erklärt das unterschiedliche magnetische Verhalten verschiedener Stahlsorten. Beispielsweise ist Stahl mit einer Manganlegierung tendenziell durchlässiger.

· Temperatur

Die Temperatur hat auf magnetischen Stahl den gleichen Einfluss wie auf andere magnetische Objekte. Übermäßige Hitze oder Temperatur verändern die magnetischen Domänen des magnetischen Stahls, was zu schlechteren magnetischen Eigenschaften führt. Sobald der Stahl Temperaturen über seinem Curie-Punkt ausgesetzt wird, verliert er seinen Magnetismus.

· Externe magnetische Kräfte

Sobald Sie den Stahl stärkeren externen magnetischen Kräften aussetzen, imitiert seine magnetische Domänenausrichtung die des stärkeren Magneten.

Dies führt zu magnetisiertem Stahl, da ferritischer Stahl sehr anfällig ist. Wenn magnetisierter Stahl jedoch stärkeren magnetischen Kräften ausgesetzt wird, kann dies zum Verlust der magnetischen Eigenschaften führen.

· Mikrostruktur

Magnetischer Stahl besteht aus einer Vielzahl winziger Körner, deren Größe und Konfiguration je nach Stahlqualität und -typ variieren kann.

Stähle mit relativ kleinen Körnern lassen sich leicht mit magnetischen Kräften ausstatten und haben auch eine niedrige Koerzitivfeldstärke. Stahl mit großen Körnern hingegen ist schwer magnetisierbar und weist eine vergleichsweise höhere Koerzitivfeldstärke auf.

· Mechanische Belastung

Mechanische Beanspruchung, zu der das Schlagen mit einem schweren Gegenstand oder das Tragen übermäßiger Lasten gehören kann, kann die Produktivität Ihres Magnetstahls erheblich beeinträchtigen. Diese Spannung kann die ausgerichteten Domänen in Unordnung bringen, was zu einem Magnetismusverlust führt.

· Verformung

Die Verformung wirkt sich direkt auf das magnetische Verhalten von Magnetstahl aus, indem sie die kristalline Konfiguration Ihres Stahls verzerrt. Durch Kaltumformung kann beispielsweise Ihr austenitischer Stahl in martensitischen Stahl umgewandelt werden, der magnetische Funktionen erfüllen kann. Weitere Verformungstechniken, die die Konfiguration von Stahl verändern können, sind Ziehen und Walzen.

· Fremde Verunreinigungen

Auch das Vorhandensein unerwünschter Elemente oder Verunreinigungen im Magnetstahl beeinträchtigt seine magnetischen Eigenschaften. Zu den häufigen Verunreinigungen gehört Phosphor, der typischerweise die Konfiguration und Bewegung der Domänen beeinträchtigt. Das Vorhandensein solcher Verunreinigungen kann die Magnetisierung und Entmagnetisierung von Stahl erschweren.

Häufige Verwendungen von Magnetstahl

Aufgrund seiner ferromagnetischen Eigenschaften gepaart mit seiner Festigkeit wird magnetischer Stahl in verschiedenen Branchen häufig verwendet und geschätzt.

  • Elektromagnete herstellen: Moderne Elektromagnete, wie sie in Lasthebemagneten und Transformatoren üblich sind, bestehen oft aus einem Stahlkern. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit wird Stahl bevorzugt.
Elektromagnet
Elektromagnet
  • Stromübertragung in Transformatoren: In Transformatoren und Stromnetzen wird Stahl zur Energieübertragung und Spannungsumwandlung eingesetzt.
  • Magnetische Datenspeicherung: Magnetstahl wird üblicherweise zur Herstellung von Festplattenplatten verwendet, da er magnetisch empfänglich ist. Dies erleichtert die Datenerfassung und -speicherung.
  • Herstellung von Motorkernen: Aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften ist Magnetstahl ein hervorragendes Material für die Herstellung von Elektromotoren.
  • Herstellung von Magnetabscheidern: Stahl wird auch in großem Umfang zur Herstellung von Magnetabscheidern genutzt, die für die Extraktion magnetischer Elemente aus Mischungen verantwortlich sind.
Magnetabscheider aus Stahl
Magnetabscheider aus Stahl
  • Herstellung magnetischer Aktuatoren: Ferromagnetischer Stahl liefert zuverlässige Magnetfelder, wenn er zur Herstellung von Aktuatoren für Automobilsysteme verwendet wird.
  • Herstellung von MRT-Geräten: Die meisten MRT-Magnete bestehen aus Stahl, da dieser stabile und robuste Magnetfelder erzeugen kann und somit die Gefahr einer Schädigung von Patienten ausgeschlossen ist.
  • Herstellung von Kompassnadeln: Magnetischer Stahl bietet ein starkes und langlebiges Material für die Herstellung von Magnetnadeln, die Kompassen bei der Richtungsbestimmung helfen.
Magnetische Kompassnadel
Magnetische Kompassnadel
  • Herstellung von Magnetschwebebahnen: Die meisten Magnetschienen bestehen aus Stahl, da dieser stabil ist und starke magnetische Kräfte erzeugen kann, um eine reibungslose Zugfahrt zu ermöglichen.
  • Bahnindustrie: Aufgrund seiner kristallinen Struktur wird Stahl häufig zur Herstellung von Eisenbahnrädern und anderen Komponenten verwendet, die starke Materialien erfordern.

Weitere Ressourcen:

Magnetischer Stahl – Quelle: SCIENCE DIRECT

Ist Edelstahl magnetisch – Quelle: UMD

Schmelzpunkt von Stahl – Quelle: HM

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