스테인리스 스틸은 자성을 띠나요? - 스테인리스 스틸의 자성 특성에 대해 알아야 할 모든 것

스테인리스 스틸은 종류에 따라 자성과 비자성을 가지고 있습니다. 이는 스테인리스 스틸의 종류에 따라 다릅니다.

자성 스테인리스 강의 예로는 페라이트계와 마르텐사이트계가 있습니다. 오스테나이트계는 비자성 스테인리스 강의 한 예입니다.

스테인리스 스틸은 자석인가

여부 스테인리스 스틸 많은 사람이 궁금해하는 질문은 '자석이 있는가?'입니다.

간단히 답하자면, '예'이자 '아니요'입니다. 스테인리스 스틸은 하나의 소재로 설명되지만, 다양한 특성을 가진 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다. 철과 크롬과 같은 다른 원소와 금속도 포함되어 있습니다.

철의 존재나 결정 구조와 같은 요인은 스테인리스 강의 자성에 영향을 미칩니다.

의 존재 마르텐사이트 그리고 페라이트 구조는 자성을 가져오는 반면 오스테나이트계 구조는 비자성을 가져온다.

스테인리스 스틸 자성에 기여하는 요인

· 철의 존재

스테인리스 스틸은 구성 성분에 철을 함유하고 있습니다. 철은 스핀이라고 하는 작은 자석으로 이루어져 있습니다. 스핀들이 무작위로 배열되면 서로의 자기 효과를 상쇄하여 자성을 잃게 됩니다.

때때로 스핀 배열이 그들을 정렬시켜 순 자기 모멘트를 형성하고, 이것이 자성 물질을 만듭니다. 이 독특한 구조는 자석을 끌어당깁니다. 철은 강자성 원소이므로 자기적 특성을 나타냅니다.

· 결정 구조

스테인리스강의 정렬과 자기적 성질을 결정하는 것은 원자의 배열입니다. 매끄러운 정렬은 자성을 띠는 데 유리하지만, 정렬이 어려우면 비자성을 띠게 됩니다.

페라이트와 마르텐사이트 조직은 자성을 띱니다. 오스테나이트 조직은 비자성입니다. 오스테나이트 조직은 면심입방 배열을 갖습니다. 끊임없는 열 운동은 철 원자의 배열을 교란시켜 비자성을 초래합니다.

페라이트 조직은 체심입방 배열을 가지고 있습니다. 이 배열이 완벽하지 않아 마르텐사이트 조직보다 자성이 약합니다. 여기서는 작은 철 자석들을 조립합니다.

마르텐사이트 강은 원자들이 정방정계로 배열된 구조를 가지고 있습니다. 이러한 정방정계 배열은 강한 자기적 인력을 유발합니다.

·처리 영향

공정에는 냉간 가공과 열처리가 포함될 수 있습니다. 냉간 가공은 스테인리스강의 결정 구조를 변화시켜 비자성을 부여합니다. 열처리는 스테인리스강의 내부 구조를 변경합니다. 원자의 배열 방식을 변화시켜 자성 거동에 영향을 미칩니다.

오스테나이트계 스테인리스강을 고온에서 어닐링하는 것이 그 예입니다. 어닐링은 원자의 무작위적인 움직임을 유발하여 자기 모멘트의 정렬을 방해하고, 결과적으로 오스테나이트계 스테인리스강의 비자성을 초래합니다.

· 기타 요소

다양한 원소들이 함께 작용합니다. 스테인리스강에 첨가되는 각 원소는 고유한 원자 특성을 나타내어 자기적 특성에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 망간은 페라이트 코러스를 강화하여 조화로운 인력을 증폭시킵니다.

몰리브덴은 페라이트 등급을 향상시키고 자체적인 인장력을 추가하여 일부 유형의 강철에 자체 인장력을 제공함으로써 페라이트 등급에 자성을 부여합니다.

다양한 유형의 스테인리스 스틸의 자성 비교

이제 다양한 유형의 스테인리스 스틸의 자기적 특성을 비교해 보겠습니다.

· 마르텐사이트계 스테인리스강

대부분의 마르텐사이트 강은 자성을 띱니다. 마르텐사이트 스테인리스 강에는 때때로 자성을 띠는 철 조각이 포함되어 있을 수 있습니다. 마르텐사이트 스테인리스 강은 410, 420, 440 등 다양한 등급으로 존재합니다. 이 스테인리스 강은 식기류나 액추에이터와 같은 용도에 사용할 수 있습니다.

· 페라이트계 스테인리스강

이는 자성을 띠는 스테인리스강의 한 종류입니다. 이는 페라이트가 다량으로 존재하기 때문입니다. 페라이트의 결정 구조는 철의 존재와 결합하여 철 원자의 정렬을 가능하게 하여 자기장을 형성합니다.

하지만 페라이트계 스테인리스강을 마르텐사이트계 스테인리스강과 비교하면 자력이 약합니다. 439, 430, 409 등급의 스테인리스강이 여기에 속하며, 가전제품이나 건축 자재처럼 경제적인 용도에 적합합니다.

· 오스테나이트계 스테인리스강

오스테나이트계 스테인리스강은 대부분 오스테나이트 함량이 높아 비자성입니다. 306 및 304와 같은 합금강은 철을 함유하고 있음에도 불구하고 면심입방 구조라는 내부 구조를 가지고 있어 비자성입니다. 이 구조는 철의 배열을 방해하여 비자성을 유발합니다.

하지만 열처리나 굽힘 가공과 같은 가공 경화를 통해 부분적으로 자성을 띠게 할 수 있습니다. 이로 인해 일부 부위에 페라이트가 형성될 수 있습니다. 따라서 오스테나이트계는 기계적으로 작동하는 가장자리 부분에서 약간의 자성을 나타냅니다. 의료용 임플란트나 식품 가공 장비처럼 비자성 특성이 중요한 분야에 유용합니다.

· 듀플렉스 스테인리스 스틸

자성을 띠며 페라이트계보다 내식성이 뛰어납니다. 오스테나이트계 304 및 316 강보다 가격이 비쌉니다. 오스테나이트와 페라이트 결정을 혼합하여 두 가지를 모두 제공합니다. 압력 용기 및 해양 구조물과 같은 용도에 사용할 수 있습니다.

스테인리스 스틸 자기 특성에 영향을 미치는 요인

· 열처리

열처리는 스테인리스 강의 내부 구조를 크게 변화시킬 수 있습니다. 이는 원자 배열 방식을 변화시켜 자기적 거동에 영향을 미칩니다. 오스테나이트계 강을 고온에서 급냉(예: 담금질)하면 철 원자가 자기 배열에 가두어져 강이 자성을 띠게 됩니다.

오스테나이트계 강을 특정 온도에서 시효시키면 자성체인 마르텐사이트가 생성되어 강이 자성을 띠게 됩니다. 오스테나이트계 강을 고온에서 어닐링하면 자성 모멘트의 정렬이 깨져 강이 비자성체가 됩니다.

· 허용 요소

크롬은 철의 자기적 영향을 방해합니다. 강철 내 크롬 함량이 높을수록 자성이 약해집니다. 크롬의 영향이 커질수록 자성은 약해집니다. 니켈은 오스테나이트계 합금의 자기적 윙윙거림을 억제합니다.

몰리브덴은 페라이트 등급을 향상시키고 일부 유형의 강철에 인장력을 추가하여 페라이트 등급에 인장력과 자성을 더합니다.

· 온도

온도 상승: 자석이 가열되면 자성을 띠는 전자들이 불규칙하게 움직이기 시작합니다. 온도가 상승함에 따라 이러한 원자 자석들은 더 큰 에너지를 가지게 되고 진동이 심해져 정렬된 배열이 깨집니다. 이러한 불규칙적인 배열은 자석의 전체 자기장을 약화시킵니다.

냉각, 전원 켜기: 반면 자석을 냉각하면 반대 효과가 나타납니다. 전자가 진정되고 더 조직적인 형태로 자리 잡습니다. 이러한 균일한 배열은 자기장을 강화하여 자석에 자력을 부여합니다.

자기적 특성에 따른 스테인리스 스틸의 용도

· 변압기

17-4PH와 같은 특정 스테인리스 강의 높은 자기 투자율 등급은 효율적인 전도와 자속 집중을 가능하게 합니다.

이는 와전류와 히스테리시스 손실을 줄여 열로 손실되는 에너지가 줄어드는 결과를 가져옵니다. 또한 코어 크기를 줄여 무게와 공간을 절약할 수 있습니다.

· 모터

자성 스테인리스강을 사용하면 모터의 자기장이 강화되어 토크가 증가합니다. 이렇게 증가된 토크로 모터는 주어진 크기에 대해 더 큰 힘을 생성할 수 있으므로 까다로운 용도에 적합합니다.

또한, 더 강한 자기장은 소형화를 가능하게 하여 동등한 출력을 내는 더 작은 모터를 만드는 것이 가능해졌습니다.

· 액추에이터

이 등급은 자기력을 조작하는 능력 덕분에 정밀한 제어가 필요한 액추에이터에 적합합니다. 이는 매우 정확하고 일관된 움직임을 의미합니다.

· 센서

이러한 등급을 맞춤화함으로써, 감도가 향상된 센서를 개발하여 더욱 향상된 정밀도와 범위로 약한 자기장을 감지할 수 있습니다. 또한, 특정 특성 덕분에 자속의 변화가 빨라져 센서 응답 시간이 단축됩니다.

· 의료용 애플리케이션

의료 영상에서 전자석을 사용하여 진단을 수행합니다. 정확한 영상을 위해 외부 자기장으로부터 자기공명영상(MRI) 기기를 차폐하는 등 자기 차폐에 사용됩니다. 생체적합성: 일부 등급은 MRI 적합성을 갖추고 있어 의료용으로 안전합니다.

더 많은 리소스:

스테인리스 스틸 자성 – 출처: KDM

스테인리스 강의 자기적 특성 – 출처 : BEMAGNET

스테인리스 스틸 시트 메탈 제작 – 출처: KDM

스테인리스 스틸은 자성체인가? – SS 자성체 특성에 대해 알아야 할 모든 것