Как правильно выбрать поисковый магнит

Содержание

Магнитится ли нержавейка: магнитные свойства нержавеющей стали

Учитывая тот факт, что нержавейка сегодня выпускается в большом разнообразии марок, нельзя однозначно ответить на вопрос о том, магнитится она или нет. Магнитные свойства нержавеющих сталей зависят от химического состава и, соответственно, от внутренней структуры сплавов.

Портативный анализатор металлов позволяет быстро определить содержание химических элементов и сделать заключение о качестве нержавеющей стали

От чего зависят магнитные свойства материалов

Магнитное поле с определенным уровнем своей напряженности (Н) действует на помещенные в него тела таким образом, что намагничивает их.

При этом интенсивность такого намагничивания, которая обозначается буквой J, прямо пропорциональна напряженности поля.

В формуле, по которой вычисляется интенсивность намагничивания определенного вещества (J = ϞH), также учитывается коэффициент пропорциональности Ϟ – магнитная восприимчивость вещества.

В зависимости от значения данного коэффициента все материалы могут входить в одну из трех категорий:

  • парамагнетики – коэффициент Ϟ больше нуля;
  • диамагнетики – Ϟ равен нулю;
  • ферромагнетики – вещества, магнитная восприимчивость которых отличается значительной величиной (такие вещества, к которым, в частности, относятся железо, кобальт, никель и кадмий, способны активно намагничиваться, даже будучи помещенными в слабые магнитные поля).

Направления действия магнитных моментов соседних атомов в веществах различной магнитной природы

Магнитные свойства, которыми обладает нержавейка, связаны еще и с ее внутренней структурой, которая может включать в себя аустенит, феррит и мартенсит, а также их комбинации. При этом на магнитные свойства нержавейки оказывают влияние как сами фазовые составляющие, так и то, в каком соотношении они находятся во внутренней структуре.

Нержавеющие стали с хорошими магнитными свойствами

Хорошими магнитными свойствами отличается нержавейка, в которой преобладают следующие фазовые составляющие:

  • Мартенсит – является ферромагнетиком в чистом виде.
  • Феррит – данная фазовая составляющая внутренней структуры нержавейки в зависимости от температуры нагрева может принимать две формы. Ферромагнетиком такая структурная форма становится в том случае, если сталь нагревают до температуры, находящейся ниже точки Кюри. Если же температура нагрева нержавейки находится выше этой точки, то в сплаве начинает преобладать высокотемпературный дельта-феррит, который является выраженным парамагнетиком.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что магнитится та нержавейка, во внутренней структуре которой преобладает мартенсит. Как и обычные углеродистые стали, такие сплавы реагируют на магнит. По данному признаку их и можно отличить от немагнитных.

Способность нержавейки магнитится не влияет на её коррозионную стойкость

Нержавеющие стали, в которых преобладает феррит или его смесь с мартенситом, чаще всего также относятся к ферромагнетикам, но их свойства могут различаться в зависимости от соотношения фазовых составляющих их внутренней структуры.

Нержавейка, магнитные свойства которой могут изменяться, – это преимущественно хромистые и хромоникелевые сплавы, которые могут относиться к одной из нижеприведенных групп. Мартенситные

Стали с мартенситной внутренней структурой, которые, как и обычные углеродистые, могут упрочняться при помощи закалки и отпуска.

Такая нержавейка, кроме предприятий общего машиностроения, активно используются в быту (в частности, именно из нее производят столовые приборы и режущие инструменты).

Сталь марки 30Х13 менее пластична, чем сплав 20Х13, несмотря на сходный состав (нажмите для увеличения)

В данную категорию также входит сплав марки 20Х17Н2, который отличается повышенным содержанием хрома в своем химическом составе, что значительно усиливает его коррозионную устойчивость.

Почему такая нержавейка популярна? Дело в том, что, кроме высокой устойчивости к коррозии, она характеризуется отличной обрабатываемостью при помощи холодной и горячей штамповки, методов резания.

Кроме того, изделия из такого материала хорошо свариваются.

Распространенной магнитной сталью ферритного типа, которая из-за невысокого содержания углерода в своем химическом составе отличается более высокой мягкостью, чем мартенситные сплавы, является 08Х13, активно используемая в пищевом производстве. Из такой нержавейки изготавливают изделия и оборудование, предназначенные для мойки, сортировки, измельчения, сортировки, а также транспортировки пищевого сырья.

Виды магнитов

Что является источником магнитного поля

Постоянные магниты разделяют на 2 вида:

  • естественные;
  • искусственные.

Естественные

В природе естественный постоянный магнит – это ископаемое в виде обломка железняка. Магнитная порода (магнетит) в каждом народе имеет своё название. Но в каждом наименовании присутствует такое понятие, как «любящий», «притягивающий металл». Название Магнитогорск означает расположение города рядом с горными залежами естественного магнетита. В течение многих десятков лет здесь велась активная добыча магнитной руды. На сегодня от Магнитной горы ничего не осталось. Это была разработка и добыча естественного магнетита.

Пока человечеством не был достигнут должный уровень научно-технического прогресса, естественные постоянные магниты служили для разных забав и фокусов.

Искусственные

Искусственные ПМ получают путём наведения внешнего магнитного поля на различные металлы и их сплавы. Было замечено, что одни материалы сохраняют приобретённое поле в течение длительного времени – их называют твёрдыми магнитами. Быстро теряющие свойства постоянных магнитов материалы носят называние мягких магнитов.

В условиях заводского производства применяют сложные металлические сплавы. В структуру сплава «магнико» входят железо, никель и кобальт. В состав сплава «альнико» вместо железа включают алюминий.

Изделия из этих сплавов взаимодействуют с мощными электромагнитными полями. В результате получают достаточно мощные ПМ.


Виды и формы ПМ

Почему магнит притягивает железо

Магнитом является тело, которое обладает собственным магнитным полем. В магнитном поле ощущается некоторое воздействие на внешние предметы, которые находятся рядом, наиболее очевидное – способность магнита притянуть металл.

Магнит и его свойства были известны и древним грекам, и китайцам. Они заметили странное явление: к некоторым природным камням притягиваются маленькие кусочки железа. Это явление сначала называли божественным, использовали в ритуалах, но с развитием естествознания стало очевидно, что свойства имеют вполне земную природу, объяснил которую впервые физик из Копенгагена Ганс Христиан Эрстед. Он открыл в 1820 году некую связь у электрического разряда тока и магнита, что и породило учение об электротоке и магнитном притяжении.

Коррозионная стойкость

Чугун в процессе применения покрывается сверху сухой ржавчиной. Это говоря иначе химическая коррозия. Мокрая (электрохимическая) коррозия действует на чугун очень медленно, чем на сталь. Сначала напрашивается вывод, что антикоррозионные характеристики чугуна намного больше. В действительности оба эти сплава склонны к ржавчины одинаково, просто в отношении изделий из чугуна из-за толстых стен процесс занимает побольше времени. Этим, к примеру, вполне объясним разницу в служебном сроке котлов: стальные — от 5 до пятнадцати лет, чугунные — от 30 лет.

В 1913 году Гарри Бреарли сделал открытие в области металлургии. Он обнаружил, что сталь с большим содержанием хрома имеет прекрасное сопротивление к кислотной ржавчины. Так возникла нержавейка. Она тоже имеет собственную градацию:

  1. Коррозионно-стойкая сталь имеет устойчивость к ржавчины в простых промышленных и бытовых условиях (нефтегазовая, нетяжелая, машиностроительная промышленность, хирургические инструменты, домашняя нержавеющая посуда).
  2. Огнеупорная сталь устойчивая к большим температурам и агрессивным средам (химическая индустрия).
  3. Жаропрочная сталь выделяется очень высокой прочностью к механическим действиям в условиях больших температур.

Высокопольные электромагниты

сверхпроводящие электромагниты

Самый мощный электромагнит в мире, 45 T гибридная Bitter-сверхпроводящий магнит в Национальной лаборатории сильных магнитных США Field, Таллахасси, Флорида, США

Когда магнитное поле выше , чем предел ферромагнитного 1,6 Т необходимо, сверхпроводящие электромагниты могут быть использованы. Вместо того чтобы использовать ферромагнитные материалы, эти использование сверхпроводящих обмоток с охлаждением жидким гелием , который проводит ток без электрического сопротивления . Они позволяют огромные токи течь, которые генерируют интенсивные магнитные поля. Сверхпроводящие магниты ограничены напряженности поля , при котором намотка материал перестает быть сверхпроводящим. Современные конструкции ограничиваются 10-20 Т с текущими (2017) записями 32 Т. Необходимое холодильное оборудованием и криостатом сделать их гораздо дороже обычных электромагниты. Однако при высоких энергетическом это может быть компенсировано более низкими эксплуатационными расходами, так как после запуска никакой силы не требуется для обмоток, так как энергия не теряются омическим нагрев. Они используются в ускорителях частиц и МРТ машин.

Горькие электромагниты

Оба ферромагнитных и сверхпроводящие электромагниты имеют пределы области они могут произвести. Таким образом, наиболее мощные техногенные магнитные поля были сгенерированы с воздушным сердечником несверхпроводящего электромагниты конструкции изобретенной Фрэнсис Биттер в 1933 году под названием Bitter электромагнитов . Вместо проволочных обмоток, горькое магнит состоит из соленоида , выполненного из стопки проводящих дисков, расположенных таким образом , что ток движется по спиральной траектории через них, с отверстием по центру , где создается максимальное поле. Эта конструкция имеет механическую прочность , чтобы выдерживать экстремальные силы Лоренца поля, которые увеличивают с B 2 . Диски проколоты с отверстиями , через которые охлаждающая вода проходит унести тепло , вызванное высоким током. Самое сильное непрерывное поле достигается только с резистивным магнитом 37.5 T по состоянию на 31 марта 2014, произведенный биттеровского электромагнита в Radboud University High Field Laboratory Magnet в Неймеген , в Нидерландах . Предыдущий рекорд был 35 Т. сильным непрерывным магнитное поля в целом, 45 Т, был достигнут в июне 2000 года с гибридным устройством , состоящим из горького магнита внутри сверхпроводящего магнита.

Взрывающиеся закачивается поток сжатия

Полая трубка типа ударно-волнового излучателя.

Фактор , ограничивающий силу электромагнитов является невозможностью для рассеивания тепла огромные отходов, поэтому более мощных полей, вплоть до 100 T, были получены из резистивных магнитов, посылая короткие импульсы высокого тока через них; неактивный период после каждого импульса позволяет тепло , произведенное в течение импульса , чтобы быть удалены, до начала следующего импульса. Наиболее мощные искусственные магнитные поля были созданы с использованием взрывчатых веществ , чтобы сжать магнитное поле внутри электромагнита , как это импульсное; их называют взрывным накачкой потока генераторов сжатия . Имплозии сжимает магнитное поле до значений около 1000 T в течение нескольких микросекунд. В то время как этот метод может показаться очень разрушительным, можно перенаправить удар взрыва в радиальном направлении наружу , так что ни эксперимент , ни магнитная структура страдает. Эти устройства известны как деструктивные импульсные электромагниты. Они используются в физике и материалов науки исследований по изучению свойств материалов при высоких магнитных полей.

Магнитные свойства

Чугунные изделия разнятся. Одни из них магнитятся, другие остаются невосприимчивыми к влиянию магнитного поля. Железо и сплавы, в которых оно есть, обладают примерно одинаковыми характеристиками. Однако способность чугуна к магнетизму определяется включением в сплав тех или иных элементов. Помимо железа и углерода, в нем могут быть алюминий, хром, никель, марганец, медь.

Процентное соотношение составляющих элементов разнится, как и тип примесей. Добавление углерода необходимо для устранения мягкости и пластичности. Его введение в расплавленное железо делает металл прочнее. Кроме того, в сплав включают графит глобулярной формы. Исходя из предъявляемых требований к заготовкам, металл бывает мягко- (ферромагнитным) и парамагнитным. Магнитные свойства структуры бывают первичными и вторичными. Первые – индукция, насыщение, проницаемость в больших полях, температура магнитного взаимодействия. Данные свойства связаны с объемом и составом мягкомагнитных фаз. Они не связаны с их формой.

Отличиями вторичных характеристик являются проницаемость в средних и слабых полях, остаточный магнетизм. Чугун бывает белым, серым и ковким. В белом содержится карбид железа, в сером – кремний и графит. Ковкий – пластичный вариант. В особо прочные виды включают шаровидный графит, исключающий концентрацию напряжения. Чаще всего в чугун добавляют никелевые, марганцевые, медные, алюминиевые взвеси. Кроме того, в базовый состав включают золотые, серебряные, медные, цинковые, ртутные частицы. Марганцевый чугун с медью и алюминием малопрочен и ограничен в использовании при производстве чугунных изделий. Никельмарганцевый жаростоек и инертен к коррозии.

По отношению к магнитному полю металлы делят на 3 типа: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. В составе любого атома есть положительно заряженное ядро и отрицательные электроны. При их непрерывном движении создается магнитное поле. При этом возможно как усиление, так и уничтожение магнитных полей. Это зависит от направления движения. Компенсироваться могут магнитные моменты орбитального и спинового типа. Если они равны нулю, металлы являются диамагнетиками.

Когда компенсируются лишь спиновые, то это парамагнетики. Отсутствие компенсации говорит о ферромагнетизме. Цветные металлы – диамагнетики. Чем больше их в конкретном сплаве, тем меньшим будет притягивание магнита. Диамагнетики обладают свойством отталкивания от близко расположенного магнита. Их магнитные поля внутри атомов компенсированы. В целом включение в сплав иных частиц может придать чугуну как слабомагнитные, так и антимагнитные свойства.

Природа магнетизма

Демонстрация свойств магнита в притягивании к себе металлических предметов у людей вызывает вопрос: что такое представляют собой постоянные магниты? Какова же природа такого явления, как возникновение тяги металлических предметов в сторону магнетита?

Первое объяснение природы магнетизма дал в своей гипотезе великий учёный – Ампер. В любой материи протекают электрические токи той или иной степени силы. Иначе их называют токами Ампера. Электроны, вращаясь вокруг собственной оси, вдобавок обращаются вокруг ядра атома. Благодаря этому, возникают элементарные магнитные поля, которые взаимодействуя между собой, формируют общее поле вещества.

В потенциальных магнетитах при отсутствии внешнего воздействия поля элементов атомной решётки ориентированы хаотически. Внешнее магнетическое поле «выстраивает» микрополя структуры материала в строго определённом направлении. Потенциалы противоположных концов магнетита взаимно отталкиваются. Если приближать одинаковые полюсы двух полосовых ПМ, то руки человека ощутят сопротивление движению. Разные полюсы будут стремиться друг к другу.

При помещении стали или железного сплава во внешнее магнитное поле происходит строгое ориентирование внутренних полей металла в одном направлении. В результате этого материал приобретает свойства постоянного магнита (ПМ).

Магниты соединились между собой − как их разъединить

Как размагнитить магнит от магнита (разъединить), особенно, если они мощные? Сразу оговоримся, что мощные магниты способом просто разлома разделять бесполезно, и можно получить травму. В этом случае тоже можно дать, по меньшей мере, два совета:

Способ 1. Использование диамагнитного металлического листа

  1. С помощью металлического клина из какого-либо диамагнитного материала (дюралюминий, медь и т.п.) попытайтесь расширить зазор между магнитами, но будьте осторожны − не пользуйтесь железным молотком (притягивается).
  2. Вставьте в зазор лист (можно металлический) по площади больший магнитов, который будет служить гарантом, что все может вернуться обратно и магниты снова притянутся друг к другу.
  3. Закрепите нижний магнит, а верхний начните сдвигать, пока не ощутите, что он освободился от притяжения нижнего.

Способ 2. Использование фанеры

  1. Для разъединения магнитов используется лист толстой фанеры (10 мм). В нем делается отверстие под магнит (если невозможно создать зазор между магнитами). Этот лист послужит своеобразным упором для одного из магнитов в процессе разъединения.
  2. Разъединение происходит таким же образом, как и в первом примере.

Все описанное выше − маленькие хитрости в основном для слесарей-любителей. А теперь немного о перипетиях с магнитами во время шопинга, который так обожает большинство наших милых дам.

Консультация «Магнит. Свойства магнита»

Наталья Короткова Консультация «Магнит. Свойства магнита»

Знакомство с магнитом и его свойствами

Цель: развитие познавательной активности ребенка в процессе знакомства со свойствами магнитов.

• Формировать представления о магните и использовать его свойства.

• Закреплять умение приобретать знания посредством проведения практических опытов, делать выводы, обобщения.

• Воспитывать навыки сотрудничества, взаимопомощи.

– Ребята! На 8 марта мне подарили прихваточку-рукавичку и сказали, что она волшебная. А в чем заключается волшебство, я не могу догадаться. А еще с рукавицей лежали разные предметы.

– А как же нам убедиться в том, что рукавица волшебная? (надеть и брать)

– Что с ними происходит?

– Сегодня мы с вами будем изучать магнит, его свойства.

Послушайте мой рассказ.

Я расскажу вам одну старинную легенду. В давние времена в Древней Греции на горе Ида пастух по имени Магнис пас овец. Он заметил, что его сандалии, подбитые железом, и деревянная палка с железным наконечником липнут к черным камням, которые в изобилии валялись под ногами. Пастух перевернул палку наконечником вверх и убедился, что дерево не притягивается странными камнями. Снял сандалии и увидел, что босые ноги тоже не притягиваются. Магнис понял, что эти странные черные камни не признают никаких других материалов, кроме железа. Пастух захватил несколько таких камней домой и поразил этим своих соседей. От имени пастуха и появилось название “магнит“.

Со временем люди научились сами изготавливать магниты, намагничивая куски железа.

Я предлагаю вам побывать маленькими исследователями и провести опыты с магнитом. Добро пожаловать в научную лабораторию.

Опыт «Всё ли притягивает магнит?»

Итак, мы с вами выяснили, что магнит притягивает только металлические предметы. Давайте возьмём магниты и поднесём их к разным предметам. (Предметы из дерева, железа, пластмассы, бумаги, ткани, резины).

Опыт «Действует ли магнит через другие материалы?»

А может магнитдействовать через другие материалы: бумагу, ткань?

Дети самостоятельно проводят опыт и делают вывод.

(Магнит может притягивать через бумагу, ткань).

В стеклянный (пластиковый) стакан с водой бросаем скрепку. Прислоняем магнит к стакану на уровне скрепки. После того как скрепка приблизится к стенке стакана, медленно двигаем магнит по стенке вверх.

Что мы видим? Скрепка следует за движением магнита и поднимается вверх до тех пор, пока не приблизится к поверхности воды. Может магнит притягивать через препятствия?

(Магнит может действовать через стекло, пластмассу и воду.)”

Задачка на сообразительность.

Насыпать в миску манку и закопать в нее скрепки. Как их можно быстро собрать?В ответ может быть несколько вариантов: на ощупь, просеять, или воспользоваться только что определенным свойством магнита притягивать все железное.

Опыт: «взаимодействие двух магнитов»

А что произойдет, если поднести два магнита друг к другу?

Дети проверяют, поднося один магнит к другому (они притягиваются). Выясняют, что произойдет, если поднести магнит другой стороной (они оттолкнутся). Один конец называется южным или положительным полюсом магнита, другой конец – северным (отрицательным) полюсом магнита. Магниты притягиваются друг к другу разноименными полюсами, а отталкиваются одноименными.

(Вывод: у магнита два полюса.)

Опыт: «Магниты действуют на расстоянии»

Давайте попробуем управлять машинкой при помощи магнита.

(К машинке приклеить магнит)

(Вывод: Вокруг магнита есть что-то, чем он может действовать на предметы на расстоянии. Это что-то назвали “магнитным полем“.)

Опыт «Магнитные свойства можно передать обычному железу».

Попробуйте к сильному магниту подвесить снизу скрепку. Если поднести к ней еще одну, то окажется, что верхняя скрепка притягивает нижнюю! Попробуйте сделать цепочку из таких висящих друг на друге скрепок.

Осторожно поднесите любую из этих скрепок к более мелким металлическим предметам, выясните, что с ними происходит. Теперь скрепка сама стала магнитом

Искусственное намагничивание легко уничтожить, если просто резко стукнуть предмет.

(Вывод: магнитное поле можно создать искусственно.)

Ребята, давайте вспомним все опыты, которые мы сегодня проводили и скажем, что нового вы узнали о магните.

А где в нашей группе можно встретить магнит? А дома?

Хотите посмотреть, что случилось с героями смешариков, когда они нашли магнит?

Показ мультфильма «Смешарики. Магнетизм».

Конспект НОД «Магнит и некоторые его свойства» по экспериментированию в старшей группе Тема: «Магнит и некоторые его свойства». Цель: Создание социальной ситуации в процессе совместной деятельности: «Магнит и некоторые его.

Какие ещё есть способы

Если у вас в доме есть круглый магнит с отверстием посередине, вы можете с его помощью размагнитить отвёртку.

Для этого достаточно продеть отвёртку через магнит, начиная с острия и заканчивая нижней частью ручки. Это действие производится в неспешном темпе. Как правило, для размагничивания достаточно одного раза, но по необходимости можете повторить.

Если отверстия нет или оно недостаточно широкое, есть второй способ. Расположите отвёртку по отношению к магниту на минимальном расстоянии, при которой она к нему не притягивается. Затем, совершая небольшие «колебательные» движения, перемещайте её от одного полюса к другому, постепенно удаляя от центра. Чем дальше она находится, тем меньше должны быть колебания. После этого она должна размагнититься.

Для третьего способа нам понадобится магнитометр. Сначала определите уровень напряжённости магнитного поля отвёртки. Затем найдите поле с тем же напряжением на магните, но в полюсе с противоположным знаком. После этого вам останется прижать отвёртку именно к этой части.

Индукция и намагниченность

Атомные моменты суммируются и образуют магнитный момент всего постоянного магнита, а его намагниченность M показывает величину этого момента на единицу объема. Магнитная индукция B показывает, что постоянный магнит является результатом внешнего магнитного усилия (напряженности поля) H, прикладываемого при первичном намагничивании, а также внутренней намагниченности M, обусловленной ориентацией атомных (или доменных) моментов. Ее величина в общем случае задаётся формулой:

B = µ0 (H + M),

где µ0 является константой.

В постоянном кольцевом и однородном магните напряженность поля H внутри него (при отсутствии внешнего поля) равна нулю, так как по закону полного тока интеграл от нее вдоль любой окружности внутри такого кольцевого сердечника равен:

H∙2πR = iw=0 , откуда H=0.

Следовательно, намагниченность в кольцевом магните:

M= B/µ0.

В незамкнутом магните, например, в том же кольцевом, но с воздушным зазором шириной lзаз в сердечнике длиной lсер, при отсутствии внешнего поля и одинаковой индукции B внутри сердечника и в зазоре по закону полного тока получим:

Hсер l сер + (1/ µ0)Blзаз = iw=0.

Поскольку B = µ0(Hсер + Мсер), то, подставляя ее выражение в предыдущее, получим:

Hсер(l сер + lзаз) + Мсер lзаз=0,

или

Hсер = ─ Мсер lзаз(l сер + lзаз).

В воздушном зазоре:

Hзаз = B/µ0,

причем B определяется по заданной Мсер и найденной Hсер.