MAGNETISM IN STAINLESS STEELS MAGNETISMO NEGLI … · ferromagnetismo o il paramagnetismo. I materiali in cui il diamagnetismo si manifesta in maniera rilevante sono detti materiali

MAGNETISM IN STAINLESS STEELSMAGNETISMO NEGLI ACCIAI INOSSIDABILI

Magnetic flow and electric currentFlusso Magnetico e corrente

Magnetic flow and electric currentFlusso Magnetico e corrente

Ferromagnetism-FerromagnetismoFerromagnetism is the basic mechanism by which certain materials (such as iron) form permanent magnets, or are attracted to magnets. In physics, several different types of magnetism are distinguished. Ferromagnetism (including ferrimagnetism) is the strongest type; it is the only type that creates forces strong enough to be felt, and is responsible for the common phenomena of magnetism encountered in everyday life. Other substances respond weakly to magnetic fields with two other types of magnetism, paramagnetism and diamagnetism, but the forces are so weak that they can only be detected by sensitive instruments in a laboratory.

Il ferromagnetismo è la proprietà di alcuni materiali, detti materiali ferromagnetici, di magnetizzarsi molto intensamente sotto l'azione di un campo magnetico esterno e di restare a lungo magnetizzati quando il campo si annulla, diventando così magneti. Questa proprietà si mantiene solo al di sotto di una certa temperatura, detta temperatura di Curie, al di sopra della quale il materiale si comporta come un materiale paramagnetico. Per il ferro, ad esempio, questa temperatura è di circa 770 °C.

Paramagnetism-ParamagnetismoParamagnetism is a form of magnetism whereby certain materials are attracted by an externally applied magnetic field. In contrast with this behavior, diamagnetic materials are repelled by magnetic fields. Paramagnetic materials include most chemical elements and some compounds; they have a relative magnetic permeability greater than or equal to 1 (i.e., a positive magnetic susceptibility) and hence are attracted to magnetic fields.

Il paramagnetismo è una forma di magnetismo che alcuni materiali mostrano solo in presenza di campi magnetici, e si manifesta con una magnetizzazione avente stessa direzione e verso di quella associata al campo esterno applicato al materiale paramagnetico stesso.I materiali paramagnetici sono caratterizzati a livello atomico da dipoli magnetici che si allineano con il campo magnetico applicato, venendone debolmente attratti.

Diamagnetism-DiamagnetismoDiamagnetic materials create a magnetic field in opposition to an externally applied magnetic field. It is a quantum mechanical effect that occurs in all materials; where it is the only contribution to the magnetism the material is called a diamagnet. Unlike a ferromagnet, a diamagnet is not a permanent magnet. Its magnetic permeability is less than μ0 (the permeability of free space).

Il diamagnetismo è una forma di magnetismo che tutti i materiali mostrano in presenza di un campo magnetico. Si tratta di un effetto molto debole di natura quantistica, che viene annullato qualora il materiale goda di altre proprietà magnetiche come il ferromagnetismo o il paramagnetismo. I materiali in cui il diamagnetismo si manifesta in maniera rilevante sono detti materiali diamagnetici, e sono caratterizzati dal fatto che la magnetizzazione ha verso opposto rispetto al campo magnetico, e quindi di esserne debolmente "respinti". In ambito non scientifico i materiali diamagnetici sono spesso semplicemente detti "non magnetici".

Magnetization directionsDirezioni di magnetizzazione

Magnetic domains and magnetic fieldDomini magnetici e campo magnetico

Magnetic Flow/Magnetic Field & SaturationFlusso Magnetico/Campo Magnetico e Saturazione

Magnetization CurveCurva di magnetizzazione

SaturationSaturazione

Induction of a magnetic flowInduzione di un flusso magnetico

Magnetization curve and hysteresis cycleCurva di magnetizzazione e ciclo di isteresi

Origin of magnetism in stainless steelsOrigine del magnetismo negli acciai inossidabili

- Ferrite / Residual ferrite

- Ferrite / Ferrite residua

- Martensite / Mechanical martensite

- Martensite / Martensite meccanica

EFFECT OF ADDITION OF Cr AND Ni

� � ��

� ���

�

�

�

� �� +� � +

�

�

Cr

Ni

Elementary cells of stainless steels

Cella di un reticolo cubico a corpo centrato (ccc)

Cella di un reticolo cubico a facce centrate (cfc)

MARTENSITE

Cella di un reticolo cubico a corpo centrato (ccc)

Cella di un reticolo cubico a facce centrate (cfc)

Relazione tra il contenuto di nichel ed il contenuto di cromo nelle principali classi degli acciai inossidabili

Schaeffer Diagram

%Cr

%Ni

Liq

γ

σ

RESIDUAL FERRITE / FERRITE RESIDUA

Example of residual ferrite in AISI 304Esempio di ferrite residua nell’AISI 304

Esempio di ferrite delta in una struttura di solidificazione di un acciaio AISI 304

Mechanical martensite / Martensite meccanicaEx. AISI 304

MARTENSITE

Cella di un reticolo cubico a corpo centrato (ccc)

Cella di un reticolo cubico a facce centrate (cfc)

Mechanical martensite / Martensite meccanica

a) 10% cold reduction / riduzione a freddob) 40% cold reduction / riduzione a freddoc) 50% cold reduction /riduzione a freddo

AISI 304

Induction of a magnetic flowInduzione di un flusso magnetico

DemagnetizationSmagnetizzazione

Demagnetizing cycleCicli demagnetizzanti

Demagnetizing cyclesCicli di demagnetizzazione

WI-DEMWire Demagnetization

by EUREINOX

DUPLEX AND SUPERDUPLEX STAINLESS STEELS

ACCIAI INOSSIDABILI DUPLEX E SUPERDUPLEX

Precipitazione della fase intermettallica sigma (Fe.Cr). La fase sigma viene smiscelata dalla ferrite, quindi è necessario porsi

nelle condizioni che limitano la presenza di tale fase

Duplex laminato (X1000)C=0.02% Si=1.48% Cr=19% Mn=1.65% Ni=5% Mo=1.5%

N=0.075%Attacco elettrochimico in acido ossalico + reag. Murakami

A_riscaldato a 800°C per 1h B_ riscaldato a 800°C per 2hC_riscaldato a 800°C per 16h

Duplex laminato (X1000)C=0.2% Cr=19% Ni=5% Mo=2.65%

N=0.075%Attacco elettrochimico in acido ossalico

+ reag. MurakamiA_riscaldato a 800°C per 1h B_ riscaldato a 800°C per 16hC_riscaldato a 800°C per 64h

Duplex AISI 310S C=0.042% Cr=24.67% Ni=19% Mn=1.14%

Mo=2.65% N=0.075% scaldato a 800°C

A_800h Attacco elettrochimico in acido ossalico + reag. Murakami per

10sB_ 1600h Groesbeck con presenza

di carburi e fase sigma di Widamnstaetten

C_200h attaccato in 10N NaOH, 6V, 30s con fase sigma

D_100h attaccato in persolafto di ammonio10%, 6V, 30s fase sigma al

bordo degli austenitici E_1600h Murakami per 30 s a 25°C (scarsa

evidenza fase sigma) F_come E ma successivamente attaccato in

persolfato di ammonio10%,6V,30s con carburi e fase sigma G_800h

attaccato in 10ml HNO, 200ml HCl, 20ml H2O buona definizione della fase sigma H_1600h dopo attacco elettrolitico in acetato di piombo al

10%, 1.5V, 30

Duplex attaccato con 10%HCl+1%K2S2O5

con questo attacco si riescono a porre in evidenza i grani ferritici

Duplex forgiato (X50)Attacco Beraha 20ml HCl-100ml H2O -1gK2S2O5 per 60s

Duplex forgiato (X100)Attacco Beraha 20ml HCl-100ml H2O -1gK2S2O5 per 60s

Saldatura di un giunto in duplex da piatto di 20mm realizzato in gas inerteAttacco di Groesbeck

SINTESI ED OPPORTUNITA’1.Sono un’ottima alternativa per sostituire AISI 304 e AISI 316.2.Possono comportare un significativo risparmio e garantiscono una migliore stabilità nei prezzi.3.L’indice PREN è molto variabile da 22 a 32.4.La minore presenza di Ni tende and aumentare la tendenza alla corrosione in fessura ed in letteratura si segnala un leggero peggioramento della tendenza alla vaiolatura a causa delle maggiori concentrazioni di Mn.5.Nelle soluzioni ricche in cloruri gli acciai duplex manifestano eccellenti combinazioni di resistenza meccanica, migliorata resistenza alla corrosione.6.Le tipologie di acciaio duplex sviluppate più di recente presentano una concentrazione di azoto prossima al limite di solubilità, ma sono documentati effetti negativi sulle proprietà ma miglioramenti nelle microstrutture di saldatura.7.L’acciaio 2205 ad alta concentrazione di azoto può essere utilizzato per applicazioni sino a -100°C.