لماذا تُظهر منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسية مغناطيسية في بعض الأحيان: شرح الخبراء

تنتشر منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ في كل مكان حولنا - من أجهزة المطبخ إلى الأجهزة الطبية والمكونات الصناعية. وقد أدى ذلك إلى اعتقاد خاطئ بأن "الفولاذ المقاوم للصدأ الحقيقي لا يكون مغناطيسيًا أبدًا"، وهو أمر بعيد كل البعد عن الحقيقة. يقوم العديد من المستهلكين باختبار المغناطيسية للسلع المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لتحديد مدى أصالتها وجودتها، معتقدين أن الجذب المغناطيسي يعني أن المنتج رديء أو مقلد أو يحمل علامة غير صحيحة.

ولكن هذه الحكمة الشائعة، كما يعلم أي شخص ضليع في علم المعادن وتصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ، هي تبسيط مبالغ فيه ومضلل للغاية. وهذا يقودنا إلى التعقيد المتعلق بالصلب المغناطيسي المقاوم للصدأ في الحياة اليومية: والحقيقة هي أن العديد من المواد الأصلية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ - حتى المضادة للمغناطيسية - ستخلق الحد الأدنى من المغناطيسية في البيئات المناسبة.

في هذا الدليل الشامل، سنوضح في هذا الدليل الشامل سبب إظهار الفولاذ غير المغناطيسي - وتحديدًا الدرجتين 201 و304 - للمغناطيسية، كما سنقدم نصائح عامة لمساعدة المستهلكين والمهنيين على حد سواء في تفسير وتقييم منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ بدقة.

الخواص المغناطيسية لأنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ

ومع ذلك، فإن الاعتبار الأول في اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ هو أن الفولاذ المقاوم للصدأ ليس مادة واحدة، بل هو عائلة من السبائك التي يتم تجميعها حسب بنيتها البلورية. يمكن تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ بناءً على التصنيف المعدني إلى ثلاث مجموعات عريضة.

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

إن الخصائص المغناطيسية لهذه الأنواع من الفولاذ أقرب إلى تلك الموجودة بين الأنواع الشائعة (على سبيل المثال: 201 و202 و301 و304 و316) والتي عادةً ما تكون غير ممغنطة بالمعنى العام، لذا فهي تُظهر سلوكًا غير مغناطيسي إلى سلوك مغناطيسي ضعيف جدًا في درجة حرارة الغرفة. وهي ذات بنية بلورية مكعبة متمركزة على الوجه (FCC) وهي غير ممغنطة بشكل ضعيف.

في حين أن المستهلكين يواجهون جميع أنواع منتجات الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بكثرة (تكثر أدوات المطبخ من الدرجة 304 في جميع أنحاء العالم)، فإن الفروق موجودة لفهمها، وهي تفسر سبب اختلاف المغناطيسية بشكل كبير من عنصر إلى آخر، حتى من نفس الدرجة.

• التركيب البلوري: المكعبات المتمركزة الوجه (FCC)
• المغناطيسية العادية: غير مغناطيسية إلى مغناطيسية ضعيفة جداً
• شائعة في أدوات المطبخ والأجهزة وأدوات تجهيز الطعام
• وعلى الرغم من اعتبارها "غير مغناطيسية"، إلا أنها يمكن أن تُظهر مغناطيسية طفيفة في ظروف معينة.

الفولاذ الحديدي المقاوم للصدأ (مثل 430)

• التركيب البلوري: مكعب الجسم المتمركز حول الجسم (BCC)
• المغناطيسية: مغناطيسية طبيعية
• أقل مقاومة للتآكل من الدرجات الأوستنيتيّة ولكنها أقل تكلفة.

الفولاذ المرتنزيتي غير القابل للصدأ (على سبيل المثال، 410، 420)

• التركيب البلوري: رباعي الزوايا المتمركز حول الجسم (BCT)
• المغناطيسية: ممغنطة بقوة
• غالباً ما تستخدم في السكاكين وأدوات القطع بسبب صلابتها.

السبب في أن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 304) يمكن أن يصبح مغناطيسيًا

تأثير عناصر السبائك والاختلافات المعدنية

إن الطور الأوستنيتي من الصلب المقاوم للصدأ من الدرجة 304 الشائعة أو "18-8"، وهي سبيكة مكونة من حوالي 181 تيرابايت 3 تيرابايت كروم و81 تيرابايت 3 تيرابايت نيكل، مستقرة في درجة حرارة الغرفة. ولكن حتى الإطلاق الطفيف للنيكل و/أو الكروم أثناء الإنتاج قد يتسبب في تكوين كميات صغيرة غير مخطط لها من أطوار الحديديّة أو المارتنسيتية في السبيكة. تكون كل من المرحلتين الحديدية والمارتنسيتية مغناطيسية وبالتالي فهي مسؤولة عن توفير بعض السلوك المغناطيسي الضعيف للصلب.

على سبيل المثال، في بيئة الإنتاج العملية، يكاد يكون من المستحيل ضمان تجانس السبيكة 100% في بيئة الإنتاج العملية. تؤدي الاختلافات الصغيرة في عملية الصهر والتبريد إلى ما يسميه علماء المعادن "الفصل الكيميائي". وتصفى العديد من المراحل الغنية بالحديد التي تستجيب مغناطيسيًا مناطق محسنة بصريًا. على الرغم من أن هذه المناطق تمثل نسبة صغيرة من السبيكة، إلا أنه يمكن اكتشاف استجابتها المغناطيسية بواسطة مغناطيس منزلي عالي القوة وتسبب شك المستهلكين في أصالة المنتج دون مبرر.

الشغل على البارد، وتأثيرات المعالجة الميكانيكية

تؤثر عملية التصنيع على كل شيء، وليس فقط الفولاذ المقاوم للصدأ - ولكن ربما يكون السبب الأكثر شيوعًا في تحول الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي الحقيقي إلى مغناطيسي هو الشغل على البارد، والمعروف أيضًا باسم التشوه الميكانيكي. إن الشغل على البارد هو التشوه الفيزيائي للمعدن تحت درجة حرارة إعادة التبلور، وهو أمر معتاد في عمليات التصنيع مثل الدرفلة أو الثني أو السحب أو الختم.

الفولاذ الأوستنيتي غير القابل للصدأ بغض النظر عن رتبته، مثل 304، يكون غير مغناطيسي في طور المحلول؛ ومع ذلك، عندما يتم تشغيل هذا الفولاذ على البارد يخضع هذا الفولاذ لتحوّل جزئي في البنية البلورية من الأوستينيت غير المغناطيسي إلى المارتينسيت المغناطيسي. كلما زاد التشوه، يميل الطور المارتنسيتي المحلي إلى التطور، مما يؤدي إلى استجابة مغناطيسية أعلى للمنتج. على سبيل المثال

• الأنبوب الفولاذي المقاوم للصدأ النموذجي Φ76 مم لن ينجذب مغناطيسيًا بشكل أساسي لأن التشوه أثناء عملية التشكيل صغير جدًا.
• على سبيل المثال، يحدث تشوه كبير، وبالتالي، يرتفع التجاذب المغناطيسي الأفضل بشكل ملحوظ عندما يتم سحب نفس الدفعة من الفولاذ إلى جزء، مثل أنبوب Φ9.5 مم.
• تخضع الأنابيب المستطيلة أو المربعة لمزيد من التشوه - خاصةً عند الزوايا - وبالتالي تظهر المزيد من المغناطيسية.

تُعرف هذه الظاهرة علميًا باسم التحول المارتنسيتي الناجم عن الإجهادمعروف جيدًا في عالم المعادن ولكن قد يساء فهمه أو لا يعرفه عامة المستهلكين.

المفاهيم الخاطئة للمستهلكين المربكة بشكل واضح والطرق التي يمكن من خلالها

لنفترض أن المستهلكين يجربون أدوات مطبخهم المنزلية باستخدام مغناطيس النيوديميوم القوي. حتى أنهم سيقتنعون بأن منتجاتهم المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ قد لا تكون أصلية أو آمنة حتى لو كان هناك قدر ضئيل من الجذب المغناطيسي عليها. لكن التجربة العملية في علم المعادن تُظهر أن العكس هو الصحيح.

من أجل معالجة مشاكل العملاء بطريقة عملية:

• قم بإجراء اختبار جاذبية مغناطيسية مقابل عناصر الفولاذ الكربوني العادي (مثل المسامير أو البراغي) لمعرفة مدى قوة المغناطيسية في منتجك مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ. حتى عندما يكون الفولاذ المقاوم للصدأ 304 المشغول على البارد، سيكون أقل مغناطيسية بكثير من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي مثل درجة 430.
• تبين أن المغناطيسية نتيجة الشغل على البارد تتناقص مع مرور الوقت، خاصةً إذا خضع المنتج لمعالجات حرارية أو تم استخدامه لفترة طويلة في درجة حرارة عالية (كما هو الحال في أواني الطهي). يثبت هذا السلوك المتناقص بشكل رتيب أنه حتى التشوه الميكانيكي هو مصدر المغناطيسية للتمييز بين الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ الأصلي والسبائك المغناطيسية المحددة.

دراسة حالة: أواني المطبخ المزخرفة في التشوه الميكانيكي

تم ختم أطقم أواني الطهي المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 الحقيقي بقوى ميكانيكية مطبقة كجزء من عمليات التشكيل في بيئة عملية. كان أول اختبار للمغناطيس هو اختبار الجذب المغناطيسي الخفيف، مما صدم المستهلكين الذين اعتادوا على المعرفة المعدنية.

ومع ذلك، فإن الاستخدام المطول في درجات حرارة الطهي والتدوير الحراري الروتيني في المطابخ أظهر أن إعادة الاختبار أظهرت انخفاضًا كبيرًا في المغناطيسية مما يؤكد أن أي مغناطيسية ناتجة عن الإجهاد ستكون عابرة، مع وجود مخاطر إضافية قليلة من حيث جودة المنتج أو سلامته. توضح هذه التجربة العملية أهمية توعية المستهلكين بشأن جميع المنتجات التي يتم تسويقها على أنها مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي لا ترتبط بمدى مغناطيسيته.

إرشادات للمستهلكين والصناعات

كما ينصح خبراء المعادن والمصنعين المتمرسين:

• الاسترخاء مع اختبارات المغناطيس: تقول المجموعة إن المغناطيسية وحدها هي تقييم غير موثوق لجودة أو أصالة الفولاذ المقاوم للصدأ.
• ارجع إلى وثائق المنتج وشهاداته: تحقق من شهادات المنتج الرسمية أو تقارير الاختبار من المختبرات المستقلة المقدمة من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة للتحقق من مواصفات المواد.
• أهمية العالم الحقيقي: لا تؤثر المغناطيسية الخفيفة الناتجة عن المعالجة الميكانيكية أو الاختلافات الكيميائية الطفيفة على الأداء أو مقاومة التآكل أو سلامة المنتج.

ملاحظات ختامية ودروس مهمة

بشكل عام، فإن القليل من المغناطيسية في منتجات الفولاذ العادي غير المغناطيسي مثل 304 وكذلك سبائك 201 أمر مفهوم علميًا، وليس شيئًا يدعو للقلق، وعادةً ما يكون طبيعيًا إلى حد ما. الظروف التي تحدث منها المغناطيسية عادةً:

• التباين التركيب الكيميائي المحدود في الإنتاج.
• عمليات التشغيل على البارد:التشوه الميكانيكي.
• تأثيرات مغناطيسية مؤقتة تضمحل تدريجياً مع مرور الوقت وتراكم الاستخدام.

تساعد زيادة الوعي للمستهلكين وأصحاب المصلحة في الصناعة على حد سواء بحقائق صناعتنا على تبديد هذه الخرافات بطريقة تعزز ثقة المستهلك وتمنع المخاوف غير المبررة بشأن جودة المنتج. لذلك، يجب أن تكون الاختبارات المغناطيسية مكملة فقط (وليست نهائية) في تقييم المنتجات غير القابلة للصدأ.

تُمكّن هذه المعرفة الشاملة المستهلكين على مستوى العالم من التعرف على الجودة والأداء الأصيل لعروض الفولاذ المقاوم للصدأ وتأييدها، بغض النظر عن حالات ظهور الخصائص المغناطيسية المؤقتة في فترات زمنية غير متوقعة.