奥氏体不锈钢封头产生磁性的原因及影响

奥氏体不锈钢为什么没有磁性小于磁性分为抗磁性、铁磁性、顺磁性以及反磁性。

顺磁性特征，不论外加磁场是否存在，原子内部存在永久磁矩。

但在无外加磁场时，由于顺磁物质的原子做无规则的热运动，宏观看来，没有磁性；在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则的取向，物质显示极弱的磁性。

铁磁性物质和顺磁性物质的主要差异在于：即使在较弱的磁场内，前者也可得到极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍可保留极强的磁性。

铁磁性物质很强的磁性来源于其很强的内部交换场。

而奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢同是铁元素物质为什么一个是铁磁性物质而另一个却是反磁性的呢。

这要从磁性的来源说起。

一磁性的来源物质的磁性来自构成物质的原子，原子的磁性又主要来自原子中的电子。

原子中电子的磁性有两个来源。

一个来源是电子本身具有自旋，因而能产生自旋磁性，称为自旋磁矩；另一个来源是原子中电子绕原子核作轨道运动时也能产生轨道磁性，称为轨道磁性（另外因为原子核运动速度仅为电子的几千分之一，因此原子原子核运动产生的磁矩忽略不计）。

我们知道，物质是由原子组成的，而原子又是由原子核和位于原子核外的电子组成的。

如果一个原子的核外电子数量多，那么电子会分层，每一层有不同数量的电子。

第一层为1s，第二层有两个亚层2s和2p，第三层有三个亚层3s、3p和3d，依此类推。

原子核好象太阳，而核外电子就仿佛是围绕太阳运转的行星。

另外，电子除了绕着原子核公转以外，自己还有自转（叫做自旋），跟地球的情况差不多。

一个原子就象一个小小的“太图1原子阳系”（图1）。

在原子中，核外电子带有负电荷，是一种带电粒子。

电子的自转和公转都会产生磁矩，但电子的公转产生的轨道磁矩由于受到晶格场的作用，其方向是变化的不能产生联合磁矩，对外不显示磁性，因此只考虑电子地自转产生的磁矩。

电子自传使电子本身具有磁性，成为一个小小的磁铁，具有N极和S 极。

也就是说，电子就好象很多小小的磁铁绕原子核在旋转。

这种情况实际上类似于电流产生磁场的情况。

奥氏体不锈钢焊接钢管呈现磁性及点腐蚀现象的分析【摘要】奥氏体不锈钢钢带经冷卷制、焊接、热处理、酸洗钝化等工序加工制造，钢管成型后，部分奥氏体组织因冷形变转化为马氏体，与材料中残留的部分铁素体组织共同导致钢管呈现磁性，由于不休钢各元素的匹配，材料中铁素体超标及不锈钢在酸性钝化的处理不到位，都能导致钢管表面产生点蚀现象。

【关键词】奥氏体不锈钢焊接钢管热处理磁性点蚀因使用介质、工况、工艺条件等原因，国内大多化工和化肥行业中的设备装置及管道常常采用具有较好耐腐蚀性能的非铁性奥氏体不锈钢材料，来加工制造。

我公司在24.40工程期间，采购了一批不锈钢焊接钢管，规格为￠219×6，材质均为0cr18ni9奥氏体不锈钢。

钢管经冷卷制、焊接、热处理等工序加工制造。

交货后，我方在对本批钢管检验时，发现钢管表面呈现磁性，而且表面有点蚀现象。

我方认为钢管原材料（钢板）化学成分及耐腐蚀性能可能存在问题，材料不合格；然而通过查看对方购买的钢板质量证明文件，对原材料进行复验、对加工制造工艺调查，均未发现问题。

最后通过分析，认为钢管呈现磁性及点蚀是由于钢管在冷加工及热处理时引起的，即加工制造过程中奥氏体不锈钢产生形变较大或热处理过程中冷却速度较快而引发组织相变，或是奥氏体不锈钢材料与铁磁性材料接触后产生渗碳引起材料中铁素体增加而造成。

1 磁性相关因素的影响在不锈钢只有马氏体不锈钢具有强磁性，奥氏体不锈钢在固溶过程中，可能有奥氏体组织转变为部分马氏体，此时奥氏体不锈钢就会产生磁性。

通常，奥氏体不锈钢在热处理过程中，冷却速度过快时也比较容易产生马氏体。

奥氏体不锈钢材料在其他情况下也可能产生马氏体，如：加工过程中有较大的形变，与碳素钢材料紧密贴合接触时间较长或者与之受压接触。

1.1 奥氏体中元素的影响奥氏体的稳定性由其成分中的各相关化学元素含量决定：（1）ni元素能够决定奥氏体不锈钢的稳定性，使钢在问世时保持奥氏体组织，但不能单独使用，只有其与cr元素配合使用，才能提高奥氏体的抗腐蚀性能；（2）cr 铬是决定不锈钢耐酸性能的主要元素，其能与钢中的碳元素形成铬的碳化物，因此奥氏体不锈钢在耐酸腐蚀方面cr的含量一般不得低于13%；（3）mo元素，可以增加不锈钢的钝化作用和耐腐蚀性能，防止点蚀现象的产生；（4）ti、nb都是强碳化合物形成元素，加入奥氏体不锈钢中可以与碳形成稳定的碳化物，以提高奥氏体的抗晶间腐蚀能力。

为什么不锈钢材料也会带磁性？
人们常以为磁铁吸附不锈钢材，验证其优劣和真伪，不吸无磁，认为是好的，货真价实；吸者有磁性，则认为是冒牌假货。

其实，这是对不锈钢材料缺乏了解的一种片面的错误看法。

不锈钢的种类繁多，常温下按组织结构可分为几类：
1.奥氏体型：如304、321、316、310等；（厨具，钢管，灶具等）
2.马氏体或铁素体型：如430、420、410等；奥氏体型是无磁或弱磁性，马氏体或铁素体是有磁性的。

（剪刀，镊子类）
上面提到奥氏体是无磁或弱磁性，而马氏体或铁素体是带磁性的，由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。

这样，304不锈钢中就会带有微弱的磁性。

另外，304不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形度越大，马氏体转化越多，钢的磁性也越大。

如同一批号的钢带，生产Φ76管，无明显磁感，生产Φ9.5管。

因泠弯变形较大磁感就明显一些，生产方矩形管因变形量比圆管大，特别是折角部分，变形更激烈磁性更明显。

制作刀剪类的不锈钢要采用马氏体型不锈钢。

因为刀剪具有剪切物品的功能，必须有锋利度，要有锋利度必须有一定的硬度。

这类不锈钢必须通过热处理使其内部发生组织转变。

增加硬度后才能作刀剪。

但这类不锈钢内部组织为回火马氏体，具有导磁性，可被磁铁吸引。

因此不能简单地用是否有磁性来说明不锈钢。

304不锈钢铸件磁性的去除方法一般情况下，使用没有磁性的304不锈钢废料浇注出来的铸件产品却带有微磁性。

什么原因导致的呢?因为：1、化学成分当量成分控制没有到位。

一般的生产厂家为了降低成本把Ni控制下限，8.0-8.2%之间，Cr/Ni达到一定数值时钢的组织中出现一定量的铁素体，铁素体是有磁性的。

研究表明：决定奥氏体不锈钢磁性的主要因素是F含量，它与铸件的磁场强度大体成正比2、冷加工硬化。

当奥氏体不锈钢在冷加工时产生形变马氏体，形变马氏体使得不锈钢强度增加，而形变马氏体是有磁性的。

采用固溶处理甚至退火都可以使形变马氏体消失，但是钢的强度就会下降了。

3、去除磁性的方法如果既要保证冷加工强度，又要弱磁性甚至无磁性可以采用下面去磁办法：1）一般304冷加工后都有一定的微弱磁性。

经过敲打或其他的冲击，使其奥氏体组织转变为马氏体，此时会有一定的磁性。

加热到1050度，然后水淬激冷，可消除磁性。

冷加工前进行上限固溶处理，在保证表面的前提下控制晶粒度4级;可以降低冷加工后的磁性。

2）市场上有一种“合金消磁剂”的，可以将不锈钢中的残余铁素体转换成奥氏体，也能达到去磁效果。

同时加入该合金消磁剂后，对精铸铸件的耐蚀性，盐雾试验效果良好。

3）熔炼过程中，根据相图原理，降低Cr/Ni值，尤其提高Ni、Mn含量到上限。

备注：1、“Cr/Ni达到一定数值”这个的理解：这个是2个当量的比值。

Cr当量=Cr%+1.5(Si%)+Mo%+Cb%-4.99Ni当量=Ni%+30(C%)+0.5(Mn%)+26(N%-0.02)+2.77当Cr当量/Ni当量<0.9 达到单项奥氏体了，就不会有磁性了。

以CF8为例，按表二规定的控制成分范围计算：当Cre取上限值，Nie取下限值时(N=0)Cremax=16.21，Niemin=13.67，Pmax=Cre/Nie=1.186查表：得F＝14.3%，铸件具有强磁性。

反之当Cre取下限值，Nie取上限值时(N＝0)Cremax=14.11，Niemin=15.07，Pmim=Cre/Nie=0.936F＝1.8%铸件有微弱磁性。

不锈钢为什么会有磁性人们常以为借助磁铁来鉴别不锈钢材料吸附，验证其优劣和真伪。

不吸无磁认为是好的，货真价实；吸者有磁性则认为是冒牌假货。

其实这是一种极其片面的、不切实际的错误辨别方法。

如我们目前最常使用的不锈钢钢种（如304、316L材质），是会出现不同程度的磁性，所以不能只凭一块磁铁来鉴别不锈钢的真伪。

那么不锈钢的磁性究竟是怎么来的？1、加工工艺：奥氏体不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工形度越大，马氏体转化越多，钢的磁性也越大。

如同一批号的钢带，生产Φ76管，无明显磁感，生产Φ9.5管因泠弯变形较大磁感就明显大一些。

或者在生产方矩形管与圆形管时，因生产方矩形管时变形量比大，特别是折角部分变形更激烈磁性更明显。

2、化学成分：根据材料化学成分研究，奥氏体不锈钢是无磁性或弱磁性的，但是马氏体和铁素体都是带有磁性的。

因冶炼、铸造时成分偏析造成化学成分波动，或热处理不当，会出现马氏体铁素体组织，是有磁性的，但这不能认为是冒牌或不合格。

3、物理性能：根据材料物理学研究，金属的磁性来源于电子自旋的结构，电子自旋属于量子机械性能，既可以向上”，也可以向下”。

在铁磁性金属中，电子会自动按照同一方向进行旋转，而反铁磁性金属材料中，一些电子按照规则的模式进行，而相邻电子则朝着相反方向或反平行自旋，但对于三角形晶格中的电子来说，由于每个三角形中的两个电子都必须按照相同方向自旋，因此自旋结构已经不存在。

综上所述：不锈钢材质是由材料的化学成分决定，也决定是否更耐腐蚀性，与材料是否有磁性无关。

想要完全消除磁性，可以通过再高温固溶处理来恢复稳定奥氏体组织，从而消除磁性。

（备注）不锈钢种类繁多，按组织结构主要分以下几类：1、奥氏体如304、321、316、316L、310等，奥氏体是无磁或弱磁性；2、马氏体或铁素体如430、420、410、439等，马氏体或铁素体是有磁性的；。

奥氏体不锈钢封头产生磁性的原因及影响奥氏体不锈钢封头产生磁性的原因及影响摘要主要介绍奥氏体不锈钢封头冷成形后产生磁性的原因，影响因素，及预防措施。

关键词奥氏体不锈钢；冷加工变形；磁性；马氏体1 引言1#乙二醇EO扩能改造项目新增加的一批设备（E-450、D-450等）运至现场时，我们发现其奥氏体不锈钢封头（折边附近）带有较大的磁性。

众所周知，奥氏体不锈钢是不应有磁性的。

最初怀疑所用的不锈钢材料不合格，经过光谱检测，未发现材料有异常，均为合格的S30408不锈钢。

在与制造厂方技术人员沟通交流，及查阅学习相关资料后，基本确定封头产生磁性是由于奥氏体不锈钢在冷加工形变过程中组织发生了变化，部分奥氏体转变为马氏体。

而体心立方结构的马氏体是具有磁性的。

那么，马氏体组织产生的原因，与哪些因素有关，对设备的使用性能是否有影响，如何避免产生马氏体等问题是作为使用单位及设备管理人员需要关注的。

2 马氏体产生的原因及影响因素按照组织成分的不同，不锈钢可以分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢及沉淀硬化相不锈钢，其中奥氏体不锈钢是使用量最大的一种。

由于组织结构的原因，奥氏体不锈钢理论上是没有磁性的，但是经过冷加工后常用的18-8系列（304等）奥氏体不锈钢经常会产生磁性，特别是封头、弯管等加工程度较大的部件尤为明显。

国内外的一些研究研究表明，这些封头的部件产生磁性的原因主要是奥氏体不锈钢经冷加工成型，部分奥氏体会发生马氏体转变。

2.1马氏体转变机理通常马氏体组织可以经过淬火工艺处理而得到，即将钢加热到奥氏体转变温度以上，保温一定时间，使钢充分奥氏体化后，快速冷却。

当奥氏体降至马氏体转变温度M s点以下，其组织就开始转变为马氏体，一直到温度M f点停止转变。

实验研究表明，当奥氏体不锈钢经冷加工成型时，部分奥氏体由于受到拉、压应力也会发生马氏体转变，且马氏体与奥氏体共用晶格，以切变方式在极短时间内发生无扩散相变，这种马氏体又称为形变马氏体。

关于不锈钢冷加工封头为什么会有磁性的说明常识所知，不锈钢材料宜用冷成形。

但是奥氏体不锈钢是没有磁性，经过冷加工的奥氏体不锈钢却会产生或强或弱的磁性，特别是对封头、弯管、深冲件等加工程度较大的产品。

这是因为常用的奥氏体不锈钢的基本组织大多为亚稳奥氏体，因此被称为亚稳定奥氏体不锈钢。

当亚稳定奥氏体不锈钢冷成形时，部分奥氏体会发生马氏体转变，并与原奥氏体保持共格，以切变方式在极短时间内发生的无扩散相变，称为致生马氏体相变或形变诱导马氏体相变; 不锈钢中马氏体一般有体心立方结构的α’马氏休和密集六方结构的ε马氏体二种形态，其中α’ 马氏体具有磁性，ε马氏体无磁性，但只有镍铬含量较高时，才产生ε马氏体。

因此常用不锈钢中的部分组织由奥氏体转变为马氏体时，就会产生磁性。

奥氏体的稳定性由其化学成份决定，加工引起的马氏体化还与加工的激烈程度有关。

对象食品等一般用途，磁性不会对使用有影响，因此国内外一些标准都允许存在，对于磁性的表现形式----当量铁素体含量(铁素体有磁性) ，在美国的ASME标准原子能卷(Ш卷)中，当使用温度<427℃, 允许铁素体含量3%～7%;当使用温度≧427℃，允许铁素体含量≧5%(计算方法为WRC图) 。

在我国<机械工程手册>7卷43篇<焊接、切割和胶接>中推荐铁素体含量为4%～12%(估算方法为舍夫勒(Schaeffler) 相图或德龙(Delong) 焊接组织图) 。

按照此原则，我公司使用经过冷加工成型的不锈钢封头，没有因为较弱磁性发生过任何质量问题。

青岛信泰压力容器有限公司。

不锈钢为什么也会带磁
人们常以为磁铁吸附不锈钢材，验证其优劣和真伪，不吸无磁，认为是好的，货真价实；吸者有磁性，则认为是冒牌假货。

其实，这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。

不锈钢的种类繁多，常温下按组织结构可分为几类：
1．奥氏体型：如201、202、301、304、316等；
2．马氏体或铁素体型：如430、420、410等；
奥氏体型是无磁或弱磁性，马氏体或铁素体是有磁性的。

通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质，一般来讲是无磁或弱磁的，但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性，但这不能认为是冒牌或不合格，这是什么原因呢？
上面提到奥氏体是无磁或弱磁性，而马氏体或铁素体是带磁性的，由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。

这样，304不锈钢中就会带有微弱的磁性。

另外，304不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形度越大，马氏体转化越多，钢的磁性也越大。

如同一批号的钢带，生产Φ76管，无明显磁感，生产Φ9.5管。

因泠弯变形较大磁感就明显一些，生产方矩形管因变形量比圆管大，特别是折角部分，变形更激烈磁性更明显。

要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性，可通过高温固
溶处理开恢复稳定奥氏体组织，从而消去磁性。

特别要提出的是，因上面原因造成的304不锈钢的磁性，与其他材质的不锈钢，如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的，也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。

这就告诉我们，如果不锈钢带弱磁性或完全不带磁性，应判别为304或316材质；如果与碳钢的磁性一样，显示出强磁性，因判别为不是304材质。

奥氏体不锈钢（以304为代表）有无磁性在现实生活中，大多数人都认为不锈钢是没有磁性的，并借助磁铁来鉴别不锈钢，这种方法很不科学。

首先锌合金、铜合金一般都可以仿不锈钢的外观颜色，也没有磁性，容易误认为是不锈钢；而即使是我们目前最常使用的304钢种，在经过冷加工后，也会出现不同程度的磁性。

所以不能只凭一块磁铁来判断不锈钢的真伪。

那么不锈钢的磁性究竟是怎么来的？根据材料物理学的研究，金属的磁性来源于电子自旋的结构，电子自旋属于量子机械性能，既可以向上”，也可以向下”。

在铁磁性金属中，电子会自动按照同一方向进行旋转，而反铁磁性金属材料中，一些电子按照规则的模式进行，而相邻电子则朝着相反方向或反平行自旋，但对于三角形晶格中的电子来说，由于每个三角形中的两个电子都必须按照相同方向自旋，因此自旋结构已经不存在。

通常来说，奥氏体不锈钢（以304为代表）是无磁性的，但是也可能带有弱磁性，而铁素体（主要有430、409l、439和445nf等）和马氏体（以410为代表）一般都是带有磁性的。

不锈钢里面有一些钢种（如304等）分类为无磁性不锈钢”的是指其磁性指标低于某个值而已，也就是说，一般不锈钢都或多或少带有一定的磁性。

此外，上面提到奥氏体是无磁或者弱磁性，而铁素体和马氏体是带磁性的，由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中出现少量的马氏体或铁素体组织，这样304不锈钢中就会出现弱磁性。

另外，304不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形越大，马氏体转化越多，磁性也会越强。

想要完全消除304不锈钢的磁性，可以通过高温固溶处理恢复稳定奥氏体组织，从而消除磁性。

因此材料的磁性是由分子排布是否规则及电子自旋的同向性决定的，我们认为是材料的物理性能，而材料的耐腐蚀性能则是由材料的化学成分决定的，是材料的化学性能，与材料是否有磁性无关。

从不锈钢发展前景来看，400系代替300系可谓大势所趋。

而200系材料由于废钢回收面临着诸多困难，系非环保不锈钢，如果加大该钢种的使用，不利于整个不锈钢行业的可持续发展，所以现在很多有深谋远虑的大型企业都向200系说不，而将眼光投向了更具有发展潜力的400系不锈钢。

了解为什么不锈钢也会带磁？人们常以为磁铁吸附不锈钢材，验证其优劣和真伪，不吸无磁，认为是好的，货真价实；吸者有磁性，认为是冒牌假货。

其实，这是一种片面的、不切实的错误的辨别方法。

磁性是由分子排布是否规则、同向决定的，而耐腐蚀性是由其他很多因素决定，比如晶粒的均匀性什么的吧。

所以我觉得磁性是材料的物理性质，而耐腐蚀性是化学稳定性。

大概相关性很小吧，尤其是对于同材料。

说不锈钢是不带磁性是错误的。

铁素体不锈钢好象是磁性的，而奥氏体一般认为是无磁的，但是也可能带微弱磁性。

不锈钢里面有几种专用的品种分类为“无磁不锈钢”，指标是剩磁低于某个很低的指标这才是比较严格的磁性极小的，就是说其它一般的不锈钢可能或多或少带磁性。

不锈钢的种类繁多，常温下按组织结构可分为几类：1．马氏体或铁素体型：如430、420、410等；2．奥氏体型：如304、321、316、310等；奥氏体型是无磁或弱磁性，马氏体或铁素体是有磁性的。

上面提到奥氏体是无磁或弱磁性，而马氏体或铁素体是带磁性的，由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。

这样，304不锈钢中就会带有微弱的磁性。

通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质，一般来讲是无磁或弱磁的，但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性，但这不能认为是冒牌或不合格，这是什么原因呢？特别要提出的是，因上面原因造成的304不锈钢的磁性，与其他材质的不锈钢，如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的，也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。

另外，304不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形度越大，马氏体转化越多，钢的磁性也越大。

如同一批号的钢带，生产Φ76管，无明显磁感，生产Φ9.5管。

因泠弯变形较大磁感就明显一些，生产方矩形管因变形量比圆管大，特别是折角部分，变形更激烈磁性更明显。

要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性，可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织，从而消去磁性。