Чугун магнитится или нет? Магнитные свойства серого чугуна
Чугун – это металл, при изготовлении которого в железо добавляется углерод, способствующий повышению твердости и прочности. Чугунные изделия широко применяются в промышленности и быту. Многих людей, использующих в быту чугунную посуду, интересует вопрос о том, чугун магнитится или нет. Какие факторы оказывают влияние на характеристики металла, и от чего они зависят?
Общее описание
Рассматриваемое соединение, как и сталь, изготавливается на основе железа и углерода. В стали содержание углерода не превышает 2,14%. Рассматриваемый материал им более насыщен. Само по себе железо пластично. Добавление углерода позволяет добиться необходимой твердости и прочности.
Магнитится ли чугун магнитом, зависит от его разновидности, среди которых выделяют следующие:
- белый;
- серый;
- ковкий.
В состав белой разновидности входит цементит – карбид железа. Распознать его можно, посмотрев на излом.
Он белого цвета и устойчив к влажной коррозии. Для получения серой разновидности добавляются кремний и углерод в виде графита – природного аналога. Его цвет на изломе серый.
Понятие «ковкий» указывает на пластичность, но не возможность применения такого способа обработки. А для изготовления такого соединения используются только белые разновидности металла. Все изделия изготавливаются исключительно методом литья.
Особого внимания заслуживают высокопрочные разновидности. В их состав добавляется шаровидный графит. Данное вещество не придает хрупкость металлической основе и не концентрирует напряжение.
Характеристики металла
Чтобы понять, притягивается чугун магнитом, или нет, и почему так происходит, нужно ознакомиться со свойствами этого металла.
Химические. Химические качества определяют склонность к коррозии. На ее возникновение оказывают влияние компоненты, входящие в состав сплава. Одни из них способны снижать склонность металла к коррозии, а другие – повышать.
На скорость образования ржавчины оказывают влияние и различные внешние факторы.
Тепловые. Рассматриваемый материал обладает низкой теплопроводностью. Снижение этого показателя происходит под действием углерода – чем его больше, тем ниже теплопроводность готового сплава.
Технологические. К технологическим качествам относят жидкотекучесть материала, увеличивающуюся при уменьшении вязкости. Увеличению вязкости способствует добавление в соединение марганца. А ее уменьшению способствуют вредные добавки в виде серы и других неметаллических включений.
Магнитные свойства
Чтобы понять, магнитится ли чугун, необходимо рассмотреть и другие его свойства. Основным компонентом, входящим в состав этого сплава, является железо, обладающее высокими магнитными качествами. Но на практике часто оказывается, что не все чугунные изделия притягиваются магнитом.
Виды
Выделяют два вида соединений:
- ферромагнитный или мягкомагнитный;
- парамагнитный или немагнитный.
Ферромагнитные соединения содержат цементит – карбид железа. Такими качествами обладают белый и ковкий разновидности соединений. А наиболее выражен магнетизм у высокопрочной разновидности металла. Усилить их позволяет закалка. Такой чугун магнитится магнитом.
Мягкомагнитный сплав используется в том случае, если в процессе производства необходимо снизить магнетизм чермета, без необходимости замены на цветмет.
Магнитными свойствами обладает магнитомягкий материал, содержащий феррит и цементит. Причем чем больше в сплаве цементита, тем более выражен магнетизм. Поэтому белая разновидность сочетания железа с углеродом – это мягкомагнитный материал, к которому липнет магнит.
Теперь нужно разобраться, магнитится серый чугун или нет. В состав серого соединения входит графит – аномальный диамагнетик. Это вещество значительно снижает интенсивность магнетизма. И хотя структура серого соединения аналогична белому, этот материал относят к парамагнитным.
Магнитные свойства чугуна зависят от множества факторов, в том числе и от присутствия в составе дополнительных компонентов.
К их числу относятся:
- никель;
- хром;
- марганец;
- кобальт;
- гадолиний.
Цветные металлы являются диамагнетиками, поэтому к ним магнит не притягивается. Добавление в состав чугунного сплава алюминия, меди, цинка, ртути, циркония, серебра или золота придаст ему слабомагнитные или немагнитные качества.
Как проверить магнитные свойства
Чугун – востребованный материал, из которого изготавливают канализационные трубы, краны, вентили водоснабжения, фитинги, радиаторы. Его используют в машиностроении и других областях промышленности. Особой популярностью до сих пор пользуются радиаторы, способные в течение длительного времени сохранять тепло.
Эти же качества присущи и чугунной посуде. До сих пор многие хозяйки бережно хранят легендарные сковороды. В процессе приготовления пищи на них образуется нагар, препятствующий подгоранию.
Проверить, магнитится чугунная посуда или нет, можно, поднеся к ней магнит. Посуда изготавливается из серого типа материала, являющегося парамагнетиком.
Поэтому к ней магнит не прилипнет.
Таким же образом поведут себя и радиаторы. Чтобы понять, магнитится ли чугунная батарея, необходимо использовать тот же метод. Настоящий чугунный сплав останется невосприимчив к действию магнитного поля.
Латунь магнитится или нет, как определить?
Очень часто появляется необходимость определить, из какого сплава состоит то или иное изделие. Особенно это важно для нумизматов, когда речь идет об оценке монет. Давно уже для чеканки монет не используются благородные металлы. Сейчас для удешевления производства часто применяются сплавы на основе меди. Чтобы с помощью магнита разобраться с тем, сделана ли монета из латуни, нужно знать латунь магнитится или нет.
Содержание статьи
Что это за сплав?
Латунь представляется собой двойной или чаще многокомпонентный сплав на основе меди. Основным легирующим веществом является цинк. Кроме того, могут быть добавлены: олово, свинец, марганец, никель, железо.
По металлургической классификации латунь не относится к бронзовым сплавам.
Латунь появилась еще в Древнем Риме, хотя цинк был открыт только в XVI веке. Носила название «орихалк», что означало «золотая медь». Раньше вместо цинка использовалась цинковая руда — галмей. Сплав металлического цинка с медью впервые был получен и запатентован Джеймсом Эмерсоном.
Латунные трубы
Концентрация основного металла, меди, в сплаве составляет 56–67 %. Около 2,5 % может содержаться в латуни свинца, остальное — цинк. В таком состоянии латунь сейчас редко используется для изготовления монет. В древнем Риме чеканились монеты из латуни, хотя это, скорее всего, были сплавы, подобные латунным. Кроме того, латунные монеты встречались в Китае, ГДР, Болгарии.
Сплав на основе меди и цинка не магнитится. Но существуют некоторые подвиды монет, которые выглядят, как латунь, но при этом обладают магнитными свойствами:
- В последнее время в некоторых странах используется для создания монет сплав меди и цинка с добавлением никеля. Так как никель относится к ферромагнетикам то такая монета притягиваться к магниту все-таки будет.
- Делать монеты из цветных металлов удовольствие не из дешевых, но как-то нужно изготавливать монеты разных цветов, в том числе и желтого, поэтому часто используется напыление. Например, на монету из стали наносят латунь. Такая монета магнитится, но при этом имеет вид латунной.
Так как никель относится к ферромагнетикам то такая монета притягиваться к магниту все-таки будет.Существует еще один метод получения магнитных монет. Латунь становится магнитной, если при изготовлении сплава туда попал ферромагнетик, чаще всего железо или никель. Бывает так, что это произошло по ошибке и что интересно, такие монеты часто имеют высокую стоимость. Например, некоторые монеты, изготовленные в СССР и России, обладали отличными от основной партии свойствами, и сейчас экземпляр такой монеты стоит дорого.
Редко под названием латуни подразумевают и другие сплавы на основе меди. Например, медно-никелевый сплав, который, конечно, магнититься будет. Разновидностью такого сплава является мельхиор, используемый для изготовления столовых приборов.
На самом деле называть его латунью не совсем корректно, но такое употребление встречается.
Никелевая латунь
Никелевая латунь — это медно-цинковый сплав, основным легирующим элементом в котором является никель. Последний обладает свойствами, которые значительно улучшают характеристики латуни. Он делает сплав менее подверженным коррозии и измельчает зерно.
В промышленности часто используется латунь марки ЛН65-5. В ней содержится 64–67 % меди и 5-6 % никеля, остальное — цинк. Допускаются примеси, сумма которых не должна превышать 0,3 %. Она обладает повышенными механическими свойствами, износостойкостью, и подвергается обработке. Из нее делают конденсаторные трубки для морских судов, манометров и так далее. Существует еще и другой распространенный сплав, который содержит 12–14 % никеля, 26–30 % цинка и 56–62 % меди.
Как чистить монеты из латуни?
Как и любую другую монету в нумизматике, их нужно очень бережно хранить. Часто на монетах, изготовленных из латуни, можно заметить помутнение, потемнение, черные, зеленые или голубые пятна. Все это следы внешнего воздействия, от которых нужно избавиться, чтобы изделие приобрело свой первоначальный вид. Как же чистить латунные изделия?
Один из наиболее распространенных методов чистки — электролиз. Но стоит предостеречь, что частым побочным эффектом применения этой чистки на медно-цинковом сплаве является изменение цвета монеты и приобретение медного отлива. Особо следует уделить внимание фиксации монеты во время чистки, так как при касании ее с электродом может произойти короткое замыкание, и монета может получить выщербину. В качестве электролита можно использовать раствор соды, а источником тока послужит автомобильный аккумулятор. Монета крепится к отрицательному заряду, а к положительному — электрод из нержавеющей стали. За пять минут монета полностью очищается, можно ее потом протереть средством для чистки на основе соды, но сильное механическое воздействие применять не рекомендуется.
Хорошо растворяет окислы и следы коррозии на медно-цинковой монете нашатырный спирт.
Трилон Б также может быть использован для чистки латунных монет. Этот раствор удаляет все окислы и не взаимодействует со сплавом, из которого изготовлена монета. Даже если монету оставить в растворе этого вещества на длительное время, ее цвет не поменяется, и она никоим образом не разрушится. Если окислы держатся довольно крепко на поверхности монеты, то можно вместо значительного увеличения времени воздействия просто несколько подогреть раствор.
Метод абразивной чистки неприемлем для монет, которые будут продаваться и имеют большую ценность. Однако, чтобы придать блеск современной монете в коллекции, он сгодится. Для этого лучше всего использовать пасту ГОИ. Полировку можно проводить портативным гравером. Еще одна деталь относительно этого метода: его нельзя использовать для чистки монет с мелкими деталями рисунка.
Сейчас нечасто можно встретить монеты или другие предметы коллекционирования из латуни. Но если они все-таки обладают магнитными свойствами то это вовсе не означает, что они сделаны из какого-либо другого сплава, хотя это может и говорить о поверхностном нанесении. Латунь не магнитится, если никеля или железа в ее составе мало или нет вовсе.
Чугун магнитится или нет и почему?
Чугун — это сочетание углерода (C) и железа (Fe), которое имеет ряд характерных признаков и определенное сходство со сталью. В состав стали также входит углерод и железо. Разбирая характеристики металла как химического элемента, стоит обратить внимание, чугун магнитится или нет? Что влияет на его характеристики и отчего они зависят?
Общие сведения
Представляет собой сплав железа и углерода, которого в составе лигатуры должно быть не менее 2 %.
Имеет несколько разновидностей:
- Ковкий.
- Белый.
- Серый.
Чугун
По своей природе железо очень мягкий, но прочный материал, чтобы справиться с его мягкостью и придать прочность, в лигатуру добавляют углерод. Ковкий чугун — название это не говорит о том, что металл можно ковать, а обозначает его пластичность.
Белый чугун на изломе имеет белый цвет. Он тяжелый, прочный и не подвержен влажной коррозии. Имеет несколько разновидностей и используется для изготовления ковких материалов.
Серый чугун содержит примеси, таким эпитетом обозначают сплав железа, углерода и кремния. Большая часть углерода в лигатуре находится в виде графита. На изломе имеет серый цвет.
Стоит обратить внимание на высокопрочный чугун, в составе которого находится шаровидный графит. Он не так сильно ослабляет металлическую сетку, а также не считается концентратором напряжения.
По объемам производства Россия входит в тройку лидеров, уступая только Китаю и Японии.
Углерод в сплаве содержится в форме:
- графита;
- цементита.
Графит — минерал в виде самородков, считается модификацией углерода. Увидеть этот элемент можно при наличии в доме карандаша, там графит находится в виде стержня. Графит известен давно, его применение зависит от отрасли: относительно мягкий, в древности использовался при изготовлении посуды из глины. В сплаве с железом является источником углерода, при повышении температуры меняется, становясь более твердым, но хрупким.
В химии представляет собой атом углерода, который имеет связь с тремя другими атомами. При добавлении к железу влияет на его качества, повышая твердость сплава.
Чугунные сковороды
Цементит, или кардит железа, хрупкий, пластичный и слабо магнитится. Образуется в материале, в состав которого входит железо уже при малом количестве углерода. Считается фазовой и структурной составляющей сплава.
В процентном соотношении не превышает 2,14 %. Температура плавления — от 1150 до 1200 °C, ниже на 300 °C, чем у железа.
Стоит отметить, что чугун подвержен сухой коррозии. В сравнении со сталью может показаться, что он имеет определенное преимущество по антикоррозийным свойствам, но это не так. Сталь и чугун в равной степени подвержены коррозии.
Основные характеристики
Свойства чугуна можно классифицировать по следующим пунктам:
- Химические.
- Тепловые.
- Технологические.
- Гидродинамические.
Химические характеристики металла — это склонность к коррозии. Она зависит от состава сплава и элементов, которые входят в него, а также от факторов внешней среды. Элементы в составе лигатуры могут как снижать склонность металла к коррозии, так и повышать ее, все зависит от их влияния на структуру металла.
Теплопроводность железа уменьшается за счет увеличения в его составе примесей. Теплопроводность сплава изменяется за счет степени его графитизации.
Жидкотекучесть относят к технологическим свойствам, ее степень определяют различными способами.
Свойство это увеличивается при уменьшении вязкости.
Вязкость металла уменьшается при увеличении содержания в составе марганца, а также при уменьшении в сплаве количества серы и других неметаллических включений. Вязкость также зависит от температуры. Она пропорциональна абсолютной температуре и опыту контакта с ней.
А также существуют и магнитные свойства чугуна, которые в основном зависят от структуры металла. Делятся на первичные и вторичные.
К первичным характеристикам относят:
- температуру магнитного превращения;
- насыщение;
- индукцию;
- проницаемость в сильных полях.
Эти характеристики не зависят от формы и распределения, но зависят от количества и свойства феноменальных фаз.
К вторичным характеристикам относят:
- проницаемость в слабых и средних полях;
- коэрцитивную силу;
- индукцию;
- насыщение;
- остаточный магнетизм.
Вторичные свойства определяются главным образом формой и распределением структурных составляющих.
Существует парамагнитный, или немагнитный чугун. Это материал, который используют в том случае, если требуется снизить магнитные свойства металла, а заменить его на сплав из цветных металлов не представляется возможным.
Чаще других углерод и железо разбавляют:
- Никелем.
- Марганцем.
- Медью и алюминием.
Магнитомягкий материал обладает магнитными свойствами. За них отвечают феррит и цементит. От количества цементита зависят магнитные характеристики металла и степень их выраженности. Одинаковое количество графита в сплаве может определить различные его металлические свойства. Таким образом, магнитными свойствами обладают не все разновидности чугуна, а только ковкий и высокопрочный.
А вот серый чугун при той же матрице подобными свойствами не обладает. Поэтому его относят к парамагнитным материалам.
Похожим образом на материал влияет и уменьшение количества перлита, что нередко используется в металлургии при изготовлении деталей.
Отпуск после закалки способен улучшить магнитные составляющие металла.
Металл может обладать магнитными свойствами, а может их вовсе не иметь, и причина тут не в углероде. Железо магнитится, и все сплавы, которые имеют в составе этот элемент, имеют схожие характеристики. Но не стоит забывать и о том, что на лигатуру влияет не только железо, но и углерод, а также другие элементы: никель, медь, марганец и др. Благодаря своим свойствам материал имеет различное применение.
Таким образом, чугун и магнитится, и нет, все зависит от сплава, а также от наличия в его составе цементита.
Магнитится ли «нержавейка»? | ОЧАГ
Март 25, 2019
В нашей стране бытует мнение, что «нержавейка» – это сталь, которая не магнитится. Соответственно, главным тестом на «нержавеечность» является прикладывание к ней магнита.
Однако, это на самом деле не так, поскольку есть очень сортов нержавеющей стали, которые магнитятся. Поэтому если к вашим дымоходам прилипает магнит, не спешите возвращать товар поставщику.
Нержавеющая сталь или «нержавейка» — это сложнолегированная сталь, которая является стойкой против коррозии в агрессивных средах. Основным легирующим элементом является хром (доля в сплаве 12-20%). Чтобы усилить коррозионную стойкость, в сплав также добавляют никель (Ni), титан (Ti), молибден (Mo), ниобий (Nb) в различных количествах в зависимости от требуемых свойств к сплаву.
Степень коррозионной стойкости сплава можно определить по содержанию основных элементов сплава — хрома и никеля. Если содержание хрома в сплаве больше 12% — это уже нержавеющий металл в обычных условиях и в слабоагрессивных средах. При содержании хрома более 17% в сплаве, это коррозионностойкий сплав в агрессивных средах (например, в 50% концентрированной азотной кислоте). В зоне контакта хромсодержащего сплава с агрессивной средой образуется защитная оксидная плёнка, которая защищает сплав от воздействия окружающей среды. Коррозионная стойкость нержавеющей стали проявляется именно из-за наличия защитной пленки. Кроме того, большое значение имеют такие характеристики: однородность металла, состояние поверхности, отсутствие склонности к межкристаллической коррозии.
Виды и классификация нержавеющей стали
Нержавеющая сталь бывает магнитной (ферритный класс) или немагнитной (аустенитный класс). Магнитные свойства не влияют на эксплуатационные характеристики нержавеющей стали, в частности на коррозионную стойкость. Различие магнитных свойств — это следствие различия внутренней структуры сталей, которая напрямую зависит от химического состава нержавейки.
Всю производимую нержавеющую сталь разделяют на три типа:
Хромистые с подгруппами:
— Полуферритные (мартенисто-ферритные)
— Ферритные
— Мартенситные
Хромоникелевые с подгруппами:
— Аустенитные
— Аустенитно-мартенситные
— Аустенитно-карбидные
— Аустенитно-ферритные
Хромомарганцевоникелевые с подгруппами:
— Аустенитные
— Аустенитно-мартенситные
— Аустенитно-карбидные
— Аустенитно-ферритные
При этом, первая группа является магнитной, вторая и третья – немагнитными.
В сегодняшнее время одними из самых потребляемых марок стали для изготовления дымоходов являются AISI 304/316 (аналог 08Х18Н10) и AISI 430 (улучшеный аналог стали 08Х17)
Сталь AISI 304/316 является немагнитной (аустенитный класс), AISI 430 – магнитной (ферритный класс).
Таким образом, проверять дымоход из 430 стали магнитом совершенно бесполезно. Если же подозрение в том, что дымоход не из «нержавейки» остается — можете пролить на металл агрессивный раствор (например, соль, разведенную в теплой воде). Если через пару часов на металле не появится следов ржавчины — будьте спокойны, у вас «нержавейка»!
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
|
|
сопротивлением
Произведенные по технологии прессования порошков постоянные магниты могут быть выполнены практически в любой геометрической форме (диск, цилиндр, куб, призма, кольцо и т.п.) и иметь различное направление магнитного поля.
Добавляя в жидкий раствор пигменты кобальта, в Северной Месопотамии делали голубое покрытие для керамических плиток, а в Поднебесной – подглазуровочный слой для знаменитого китайского фарфора. Впервые полученный в 1735 г. шведским химиком Брандтом металлический кобальт вплоть до начала ХХ века практически не использовали в металлургии из-за неудачных экспериментов создать сплав с железом. Сегодня кобальт является важным компонентом жаростойких и инструментальных сталей, а еще он стал одним из наиболее востребованных металлов для изготовления постоянных магнитов.
Еще одно важное свойство кобальта – он обладает большой величиной коэрцитивной силы (Hc), препятствующей размагничиванию и перемагничиванию материала.
Для примера: точка Кюри для кобальта равна 1127°С, для железа 770°С, для никеля 358°С, для гадолиния 19°С. Этим объясняется стабильность свойств постоянных магнитов из кобальтосодержащих сплавов в широком температурном диапазоне.
Российское название сплава – ЮНДК. Указанные выше пропорции сплава обеспечивают постоянным магнитам большую величину индукции насыщения, а как следствие – большое значение остаточной индукции. Кобальт в этом аспекте играет ключевую роль, поскольку чем больше в сплаве Со, тем выше индукция его насыщения и магнитная энергия, способная достигать значений 4000—5200 Дж/м3.
Постоянные магниты на основе сплава Fe-Ni-Al-Co обладают хорошей химической и коррозионной стойкостью, а также сравнительно невысокой стоимостью.
Магниты Sm-Co устойчивы к коррозии, воздействию климатических факторов, а потому не нуждаются в нанесении защитного покрытия, что позволяет их использовать в агрессивных средах с большими температурами, например, в нефтяных пластах. К недостаткам постоянных магнитов Sm-Co можно отнести их высокую стоимость.
3 разных типа магнитов и их применение
Магниты — это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Это невидимое поле, известное как магнитное поле, отвечает за ключевые свойства магнита.
Древние люди использовали магниты по крайней мере с 500 г. до н.э., и самые ранние известные описания таких материалов и их характеристики происходят из Китая, Индии и Греции около 25 веков назад.
Однако искусственные магниты были созданы еще в 1980-х годах.
Очевидно, что не все магниты состоят из одних и тех же веществ, и поэтому их можно разделить на разные классы в зависимости от их состава и источника магнетизма. Ниже приведен подробный список трех основных типов магнитов с указанием их свойств, прочности, а также промышленного и непромышленного применения.
1. Постоянные магниты
После намагничивания постоянные магниты могут сохранять магнетизм в течение продолжительного времени. Они сделаны из материалов, которые могут намагничиваться и создают собственное постоянное магнитное поле.
Обычно постоянные магниты изготавливаются из четырех различных типов материалов:
I) Ферритовые магниты
Стек ферритовых магнитов | Изображение предоставлено: ВикимедиаФерритовые магниты (также называемые керамическими магнитами) являются электроизоляционными. Они темно-серого цвета и выглядят как карандашный грифель.
Ферриты обычно представляют собой ферромагнитные керамические соединения, получаемые путем смешивания больших количеств оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель.
Некоторые ферриты имеют кристаллическую структуру, например ферриты стронция и бария.
Они довольно популярны благодаря своей природе: они не подвержены коррозии и, следовательно, используются для продления жизненного цикла многих продуктов. Ферритовые магниты могут использоваться в чрезвычайно жарких условиях (до 300 градусов Цельсия), и стоимость изготовления таких магнитов также низкая, особенно если они производятся в больших объемах.
Они могут быть далее подразделены на «твердые», «полужесткие» или «мягкие» ферриты, в зависимости от их магнитных свойств.
Поскольку твердые ферриты трудно размагничивать, они обладают высокой коэрцитивной силой. Они используются для изготовления магнитов, например небольших электродвигателей и громкоговорителей. Мягкие ферриты, с другой стороны, имеют низкую коэрцитивную силу и используются для изготовления электронных индукторов, трансформаторов и различных микроволновых компонентов.
II) магниты Алнико
Магнит-подкова из алнико 5 | Эта U-образная форма образует мощное магнитное поле между полюсами, позволяя магниту захватывать тяжелые ферромагнитные материалы.
Магниты алнико состоят из алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co), отсюда и название al-ni-co. Они часто включают титан и медь. В отличие от керамических магнитов, они являются электропроводящими и имеют высокие температуры плавления.
Чтобы классифицировать их (основываясь на их магнитных свойствах и химическом составе), Ассоциация производителей магнитных материалов присвоила им номера, такие как Alnico 3 или Alnico 7.
Алникос был самым сильным типом постоянных магнитов до развития редкоземельных магнитов в 1970-х годах. Известно, что они создают высокую напряженность магнитного поля на своих полюсах — до 0,15 Тесла, что в 3000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли.
Сплавы Alnico могут сохранять свои магнитные свойства при высоких рабочих температурах, вплоть до 800 градусов Цельсия. Фактически, они являются единственными магнитами, которые имеют магнетизм при нагревании раскаленным докрасна.
Эти магниты широко используются в бытовых и промышленных применениях: несколько примеров — это магнетронные трубки, датчики, микрофоны, электродвигатели, громкоговорители, электронные трубки, радары.
III) Редкоземельные магниты
Как следует из названия, редкоземельные магниты изготавливаются из сплавов редкоземельных элементов. Это самый сильный тип постоянных магнитов, разработанный в 1970-х годах. Их магнитное поле может легко превышать 1 Тесла.
Два типа редкоземельных магнитов — самарий-кобальтовые и неодимовые магниты. Оба уязвимы для коррозии и очень хрупкие. Таким образом, они покрыты определенным слоем (слоями), чтобы защитить их от сколов или поломок.
Самарий-кобальтовые магниты состоят из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Они могут сохранять свои магнитные свойства при высоких температурах и обладают высокой устойчивостью к окислению.
Из-за их меньшей напряженности магнитного поля и высокой стоимости производства они используются реже, чем другие редкоземельные магниты. В настоящее время они используются в настольном ядерно-магнитно-резонансном спектрометре, высококачественных электродвигателях, турбомашиностроении и во многих областях, где производительность должна соответствовать изменению температуры.
Неодимовые магниты, с другой стороны, являются наиболее доступным и сильным типом редкоземельных магнитов. Они представляют собой тетрагональную кристаллическую структуру, изготовленную из сплавов неодима, бора и железа.
Благодаря своим меньшим размерам и небольшому весу они заменили ферритовые и алникомагниты в многочисленных применениях в современных технологиях. Например, неодимовые магниты в настоящее время используются в головном приводе для компьютерных жестких дисков, электродвигателей для аккумуляторных инструментов, механических переключателей электронных сигарет и динамиков мобильных телефонов.
IV) одномолекулярные магниты
Универсальный внутриклеточный белок, называемый ферритином, считается магнитом с одной молекулой. Он хранит железо и выпускает его контролируемым образом.К концу 20-го века ученые узнали, что некоторые молекулы [которые состоят из ионов парамагнитного металла] могут проявлять магнитные свойства при очень низких температурах. Теоретически они способны хранить информацию на уровне магнитных доменов и обеспечивать гораздо более плотный носитель, чем традиционные магниты.
Одномолекулярные магниты состоят из кластеров марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Было обнаружено, что некоторые цепные системы, такие как одноцепные магниты, сохраняют магнетизм в течение длительного периода времени при более высоких температурах.
Исследователи в настоящее время изучают монослои таких магнитов. Одним из ранних соединений, которое было исследовано в качестве одно-молекулярного магнита, является додекануклеарная марганцевая клетка.
Потенциальные возможности применения этих магнитов огромны. К ним относятся квантовые вычисления, хранение данных, обработка информации и биомедицинские приложения, такие как контрастные агенты МРТ.
2. Временные магниты
Некоторые объекты могут быть легко намагничены даже слабым магнитным полем. Однако, когда магнитное поле удалено, они теряют свой магнетизм.
Временные магниты различаются по составу: они могут быть любым объектом, который действует как постоянный магнит в присутствии магнитного поля.
Например, магнитомягкий материал, такой как никель и железо, не будет притягивать скрепки после удаления внешнего магнитного поля.
Когда постоянный магнит подносится к группе стальных гвоздей, гвозди прикрепляются друг к другу, а затем к постоянному магниту. В этом случае каждый гвоздь становится временным магнитом, а когда постоянный магнит удаляется, они больше не прикрепляются друг к другу.
Временные магниты в основном используются для изготовления временных электромагнитов, сила которых может варьироваться в соответствии с требованиями. Они также используются для разделения материалов, сделанных из металла, на складах металлолома и дают новый импульс современной технологии — от высокоскоростных поездов до высокотехнологичного пространства.
3. Электромагнит
Электромагнит притягивающий железные опилкиЭлектромагнит был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1824 году. Затем он был систематически усовершенствован и популяризирован американским ученым Джозефом Генри в начале 1830-х годов.
Электромагниты представляют собой плотно намотанные витки провода, которые функционируют как магниты при прохождении электрического тока. Его также можно классифицировать как временный магнит, поскольку магнитное поле исчезает, как только ток отключается.
Полярность и напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, можно регулировать, изменяя направление и величину тока, протекающего через провод. Это главное преимущество электромагнитов перед постоянными магнитами.
Для усиления магнитного поля катушка обычно наматывается на сердечник из «мягкого» ферромагнитного материала, такого как мягкая сталь. Провод, свернутый в одну или несколько петель, называется соленоидом.
Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы.
Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь.
Магнитные и немагнитные металлы с примерами
Магнитные и немагнитные металлы играют важную роль в машиностроении. Магнетизм — это основа для многих приложений. В то же время это свойство может быть нежелательным при определенных обстоятельствах.
Следовательно, важно знать, какие металлы являются магнитными, а какие — нет.
Что такое магнетизм?
С точки зрения непрофессионала, магнетизм — это сила, которая может притягивать или отталкивать магнитные объекты.Магнитные поля, пронизывающие различные среды, передают эту силу.
Магнетизм по умолчанию является свойством некоторых материалов. Однако некоторые материалы могут быть намагничены или размагничены в зависимости от требований.
Что создает магнетизм в металлах?
Подобно электрическому току, магнетизм вызывается электронами на элементарном уровне. У электронов есть спин, который создает крошечный магнитный диполь.
Когда эти вращения уравновешены, чистая сила равна нулю.
Но в случае большого количества неспаренных электронов этот бесконечно малый магнитный момент становится большим. В результате вокруг металла создается заметное магнитное поле.
Электрический ток также может создавать магнитные поля и наоборот. Когда электрический ток проходит через провод, он создает круговое магнитное поле вокруг провода. Точно так же, когда магнитное поле приближается к хорошему проводнику электричества, в проводнике начинают течь электрические токи.
Эта удивительная взаимосвязь между электричеством и магнетизмом привела к появлению множества гениальных устройств и приложений.
Типы магнитов
Есть разные классификации магнитов. Один из способов отличить магнитные металлы друг от друга — это срок действия их свойств. Используя это как основу, мы можем классифицировать магниты как:
- Навсегда
- Временное
- Электромагниты
Давайте подробнее рассмотрим каждый из них.
Постоянные магниты
Постоянные магниты создают магнитное поле благодаря своей внутренней структуре.
Они не теряют свой магнетизм легко. Постоянные магниты сделаны из ферромагнитных материалов, которые не перестают создавать свое магнитное поле независимо от внешнего воздействия. Таким образом, они устойчивы к размагничивающим силам.
Чтобы понять постоянные магниты, мы должны взглянуть на внутреннюю структуру магнитных материалов. Материал проявляет магнитные свойства, когда его домены выровнены в одном направлении. Домены — это крошечные магнитные поля, которые присутствуют в кристаллической структуре материала.
В ферромагнитных материалах домены идеально выровнены. Их можно выровнять по-разному, но самый надежный — нагреть магнит до определенной температуры. Эта температура различна для материалов и приводит к постоянному выравниванию доменов в одном направлении.
Благодаря аналогичным условиям, существующим в земном ядре, оно ведет себя как постоянный магнит.
Временные магниты
Временные магниты, как следует из названия, сохраняют свои магнитные свойства только при определенных условиях.
Когда этих условий больше нет, они теряют свои магнитные поля.
Мягкие материалы с низкими магнитными свойствами, такие как отожженное железо и сталь, являются примерами временных магнитов. Они становятся магнитными в присутствии сильного магнитного поля. Они также изображают низкую коэрцитивность.
Вы, наверное, видели, как скрепки прикрепляются друг к другу, когда рядом находится постоянный магнит. Каждая канцелярская скрепка становится временным магнитом, притягивающим другие скрепки в присутствии магнитного поля.Как только постоянный магнит убирается, скрепки теряют свои магнитные свойства.
Электромагниты
Электромагниты — это магниты, которые создают магнитные поля, когда через них проходит электрический ток. У них есть разные варианты использования. Например, в двигателях, генераторах, реле, наушниках и т. Д. Используются электромагниты.
В электромагнитах катушка с проволокой наматывается на ферромагнитный сердечник. Подключение провода к источнику электричества создает сильное магнитное поле.
Ферромагнитный материал еще больше усиливает его. Электромагниты могут быть очень сильными в зависимости от электрического тока.
Они также предоставляют возможность включать и выключать магнитное поле нажатием кнопки. Это чрезвычайно особенное свойство, которое помогает нам использовать магнитную силу в наших приложениях.
Возьмем, к примеру, подъемный кран, используемый для сбора металлолома на свалке. С помощью электромагнита мы можем собирать металлолом, пропуская через него электрический ток.Когда нам нужно уронить кусочки, все, что нам нужно сделать, это отключить электричество от магнита.
Еще один интересный пример применения электромагнита — поезд на маглеве. В этом приложении поезд отрывается от рельсов и левитирует. Это возможно только тогда, когда электрический ток проходит через электромагниты на кузове поезда.
Это значительно снижает сопротивление поезда во время движения. Следовательно, эти поезда имеют очень высокие скорости.
Какие металлы являются магнитными?
Металл может взаимодействовать с магнитом различными способами.
Это зависит от внутренней структуры материалов. Металлы можно классифицировать как:
- Ферромагнетик
- Парамагнитный
- Диамагнитный
В то время как магниты сильно притягивают ферромагнитные металлы , они лишь слабо притягивают парамагнитные металлы. С другой стороны, диамагнитные материалы демонстрируют слабое отталкивание при размещении рядом с магнитом. По-настоящему магнитными считаются только ферромагнитные металлы.
Список магнитных металлов
Давайте взглянем на некоторые из самых известных магнитных металлов.Некоторые из них всегда магнитные. Другие, например нержавеющая сталь, обладают магнитными свойствами только при определенном химическом составе.
Утюг
Железо — очень известный ферромагнитный металл. Фактически, это самый прочный ферромагнитный металл. Он является неотъемлемой частью ядра Земли и сообщает нашей планете свои магнитные свойства. Вот почему Земля сама по себе действует как постоянный магнит.
Есть много аспектов, которые способствуют магнетизму железа.Помимо чистого электронного спина на атомном уровне, его кристаллическая структура также играет важную роль. Без него железо не было бы магнитным металлом.
Различные кристаллические структуры приводят к различным свойствам железа.
Железо является ферромагнитным в своей объемно-центрированной кубической (ОЦК) альфа-СЭ структуре. В то же время он не проявляет магнетизма в гранецентрированной кубической (ГЦК) структуре гамма-Fe. Например, структура бета-Fe демонстрирует парамагнитные тенденции.
Никель
Никель — еще один популярный магнитный металл с ферромагнитными свойствами.Как и железо, его соединения присутствуют в ядре Земли. Исторически никель использовался для изготовления монет.
Сегодня никель находит применение в батареях, покрытиях, кухонных инструментах, телефонах, зданиях, транспорте и ювелирных изделиях. Большая часть никеля используется для производства ферроникеля для нержавеющей стали.
Благодаря своим магнитным свойствам никель также является частью магнитов Alnico (изготовленных из алюминия, никеля и кобальта). Эти магниты сильнее магнитов из редкоземельных металлов, но слабее магнитов на основе железа.
Кобальт
Кобальт — важный ферромагнитный металл. На протяжении более 100 лет превосходные магнитные свойства кобальта помогли разработать множество приложений.
Кобальт может использоваться как для производства мягких, так и для твердых магнитов. Мягкие магниты, в которых используется кобальт, имеют преимущества перед другими мягкими магнитами. А именно, они имеют высокую точку насыщения, температуры Кюри в диапазоне 950… 990 ° Цельсия. Таким образом, они могут использоваться для высокотемпературных применений (до 500 ° C).
Кобальт с его сплавами используется в жестких дисках, ветряных турбинах, аппаратах МРТ, двигателях, исполнительных механизмах и датчиках.
Сталь
Сталь также обладает ферромагнитными свойствами, поскольку она получена из железа.
Большинство сталей притягиваются к магниту. При необходимости из стали можно сделать постоянные магниты.
Возьмем для примера сталь EN C15D. Эта марка стали содержит от 98,81 до 99,26% железа. Таким образом, очень высокий процент этой марки стали составляет железо. Следовательно, ферромагнитные свойства железа передаются стали.
Нержавеющая сталь
Некоторые нержавеющие стали обладают магнитными свойствами, а некоторые — нет. Легированная сталь становится нержавеющей, если в ней содержится не менее 10,5% хрома. Из-за различного химического состава существуют разные типы нержавеющей стали.
Ферритные нержавеющие сталиФерритные и мартенситные нержавеющие стали обладают магнитными свойствами из-за их состава железа и молекулярной структуры.
Аустенитные стали , с другой стороны, не обладают ферромагнитными свойствами из-за другой молекулярной структуры.Это делает его пригодным для использования в аппарате МРТ.
Разница в структуре обусловлена количеством никеля. Он укрепляет оксидный слой для лучшей защиты от коррозии, но также меняет структуру нержавеющей стали.
Редкоземельные металлы
Наряду с вышеупомянутыми металлами соединения некоторых редкоземельных элементов также обладают прекрасными ферромагнитными свойствами. Гадолиний, самарий, неодим — все это примеры магнитных редкоземельных металлов.
Из вышеперечисленных металлов в сочетании с железом, никелем и кобальтом могут быть изготовлены различные магниты с различными свойствами.Эти магниты обладают особыми свойствами, необходимыми для определенных приложений.
Например, самариево-кобальтовые магниты используются в турбомашинах, высокотехнологичных электродвигателях и т. Д.
Какие металлы не являются магнитными?
Только некоторые металлы в периодической таблице обладают магнитными свойствами. Большинство других распространенных металлов — немагнитные. Давайте посмотрим на некоторые из них.
Список немагнитных металлов
Алюминий
Кристаллическая структура алюминия, подобно литию и магнию, делает его немагнитным.Все три материала являются популярными примерами парамагнитных металлов.
Хотя может произойти несколько типов коррозии алюминия, он известен своей устойчивостью к агрессивным средам. Это, наряду с его легким весом, делает его полезным металлом во многих отраслях промышленности.
Золото
Золото — диамагнитный металл, как и большинство других металлов. В чистом виде золото немагнитно и проявляет лишь слабое отталкивание к магнитам, как и все диамагнитные металлы.
Серебро
Серебро — еще один немагнитный металл.Это свойство позволяет идентифицировать поддельное серебро. Если «серебряные» монеты или украшения притягиваются к магнитам, это что-то другое.
Медь
Медь магнитная?
Видео, показывающее, как магнетизм действует на медь Медь сама по себе не магнитна, но до некоторой степени взаимодействует с магнитами.
Это свойство помогает вырабатывать электроэнергию на электростанциях.
Заключение
При достаточно большом магнитном поле все типы металлов будут взаимодействовать с магнитом.Это связано с тем, что в металлах возникают вихревые токи, когда они подвергаются воздействию движущегося магнитного поля.
Используя этот принцип, металлодетекторы могут обнаруживать немагнитные металлы, такие как золото, серебро. Но для большинства практических целей этого взаимодействия недостаточно и оно ограничивает возможные варианты использования.
Никель: использование, применение — Металпедия
Никель: использование, применение — Металпедия- Никельсодержащие продукты играют важную роль в нашей повседневной жизни.По сравнению с другими материалами никельсодержащие продукты обладают лучшей коррозионной стойкостью, большей вязкостью, большей прочностью при высоких и низких температурах, а также рядом особых магнитных и электронных свойств. Поэтому большая часть производства никеля используется для легирования элементов, покрытий, аккумуляторов и некоторых других целей, таких как кухонная утварь, мобильные телефоны, медицинское оборудование, транспорт, здания, производство электроэнергии и ювелирные изделия.
- В производстве никеля преобладает производство ферроникеля для нержавеющей стали (66%).Однако он также используется в производстве цветных сплавов (12%), легированных сталей (5%), гальванических покрытий (7%), литейного производства (3%) и батарей (2%).
- Источник: http://www.larco.gr/nickel.php
Поэтому большая часть производства никеля используется для легирования элементов, покрытий, аккумуляторов и некоторых других целей, таких как кухонная утварь, мобильные телефоны, медицинское оборудование, транспорт, здания, производство электроэнергии и ювелирные изделия.- Никель может быть легирован сталью, чугуном, медью, хромом, алюминием, свинцом, кобальтом, серебром, золотом и другими элементами для производства нержавеющих сталей, чугунов, инконеля, инколоя, монеля, нимона и других сплавов. Подробная классификация сплавов:
- К черным сплавам относятся нержавеющие стали, низколегированные стали, чугуны и некоторые специальные стали. Продукция используется в газовых турбинах, некоторых химических заводах, чеканке монет и морской технике.
- Наиболее широко используемые сплавы цветных металлов — это медные сплавы, такие как монель, никелевые латуни и бронзы. Продукция включает гребные винты, коленчатые валы и корпуса премиальных буксиров, рыбацких лодок и других рабочих лодок.
- Сплавы на основе никеля включают суперсплав на основе никеля, коррозионно-стойкий сплав на основе никеля, износостойкий сплав на основе никеля, прецизионный сплав на основе никеля, сплав на основе никеля с памятью формы и сплав, аккумулирующий водород.Вышеуказанные сплавы широко используются в авиации, судостроении, химической промышленности, электронике, медицине и энергетике.
- Никелевый порошок используется для порошковой металлургии (П / М) сплавов.
Продукция используется в газовых турбинах, некоторых химических заводах, чеканке монет и морской технике.- Никелевые покрытия в первую очередь относятся к гальваническому никелю, который используется для получения износостойких декоративных и технических покрытий, таких как «никелирование», «покрытие никелем без химического воздействия» или «гальванопластика». При использовании с верхним слоем хрома это широко известно как «хромирование».Когда это делается в сочетании с карбидом кремния, это известно как композитное покрытие, такое как покрытие монет.
При использовании с верхним слоем хрома это широко известно как «хромирование».Когда это делается в сочетании с карбидом кремния, это известно как композитное покрытие, такое как покрытие монет.- Никель — ключевая часть нескольких систем аккумуляторных батарей, используемых в электронике, электроинструментах, транспорте и аварийном электроснабжении. Наиболее важным применением является никель-металлогидрид (NiMH).
- Катализатор: ключ к нескольким важным реакциям, включая гидрирование растительных масел, риформинг углеводородов и производство удобрений, пестицидов и фунгицидов.Кроме того, никель используется для фильтров, связующих и некоторых других целей.
- О нас Свяжитесь с нами
- Metalpedia — это некоммерческий веб-сайт, целью которого является расширение знаний о металлах и предоставление пользователям обширной справочной базы данных. Он в максимальной степени предоставляет пользователям достоверную информацию и знания. Если есть какое-либо нарушение авторских прав, пожалуйста, сообщите нам через нашу контактную информацию, чтобы незамедлительно удалить такой контент, нарушающий авторские права.
Он в максимальной степени предоставляет пользователям достоверную информацию и знания. Если есть какое-либо нарушение авторских прав, пожалуйста, сообщите нам через нашу контактную информацию, чтобы незамедлительно удалить такой контент, нарушающий авторские права.магнетизм | Национальное географическое общество
Магнетизм — это сила, проявляемая магнитами, когда они притягиваются или отталкиваются друг от друга. Магнетизм вызывается движением электрических зарядов.
Каждое вещество состоит из крошечных единиц, называемых атомами. В каждом атоме есть электроны, частицы, несущие электрические заряды. Вращаясь, как волчки, электроны вращаются вокруг ядра или ядра атома. Их движение генерирует электрический ток и заставляет каждый электрон действовать как микроскопический магнит.
В большинстве веществ равное количество электронов вращается в противоположных направлениях, что нейтрализует их магнетизм. Вот почему такие материалы, как ткань или бумага, считаются слабомагнитными.
В таких веществах, как железо, кобальт и никель, большинство электронов вращаются в одном направлении. Это делает атомы в этих веществах сильно магнитными, но они еще не являются магнитами.
Чтобы стать намагниченным, другое сильно магнитное вещество должно войти в магнитное поле существующего магнита.Магнитное поле — это область вокруг магнита, обладающая магнитной силой.
Все магниты имеют северный и южный полюса. Противоположные полюса притягиваются друг к другу, а одни и те же полюса отталкиваются. Когда вы протираете кусок железа по магниту, северные полюса атомов в железе выстраиваются в одном направлении. Сила, создаваемая выровненными атомами, создает магнитное поле. Железка стала магнитом.
Некоторые вещества могут намагничиваться электрическим током.Когда электричество проходит через катушку с проволокой, создается магнитное поле. Однако поле вокруг катушки исчезнет, как только отключится электрический ток.
Геомагнитные полюса
Земля — это магнит.
Ученые не до конца понимают, почему, но они считают, что движение расплавленного металла во внешнем ядре Земли порождает электрические токи. Токи создают магнитное поле с невидимыми силовыми линиями, протекающими между магнитными полюсами Земли.
Геомагнитные полюса не совпадают с Северным и Южным полюсами. Магнитные полюса Земли часто перемещаются из-за активности далеко под поверхностью Земли. Смещение геомагнитных полюсов фиксируется в породах, которые образуются, когда расплавленный материал, называемый магмой, поднимается вверх через земную кору и изливается в виде лавы. Когда лава охлаждается и превращается в твердую породу, сильно магнитные частицы внутри породы намагничиваются магнитным полем Земли. Частицы выстраиваются вдоль силовых линий в поле Земли.Таким образом, камни фиксируют положение геомагнитных полюсов Земли в то время.
Как ни странно, магнитные записи горных пород, образовавшихся в одно и то же время, похоже, указывают на разные местоположения полюсов.
Согласно теории тектоники плит, скальные плиты, составляющие твердую оболочку Земли, постоянно перемещаются. Таким образом, плиты, на которых застывала порода, переместились с тех пор, как породы зафиксировали положение геомагнитных полюсов. Эти магнитные записи также показывают, что геомагнитные полюса менялись местами — превращались в полюсы противоположного типа — сотни раз с момента образования Земли.
Магнитное поле Земли не движется быстро и часто не меняется. Следовательно, это может быть полезным инструментом, помогающим людям сориентироваться. Сотни лет люди использовали магнитные компасы для навигации по магнитному полю Земли. Магнитная стрелка компаса совпадает с магнитными полюсами Земли. Северный конец магнита указывает на северный магнитный полюс.
Магнитное поле Земли доминирует в области, называемой магнитосферой, которая охватывает планету и ее атмосферу.Солнечный ветер, заряженные частицы от Солнца, прижимает магнитосферу к Земле со стороны, обращенной к Солнцу, и растягивает ее в форме капли на теневой стороне.
Магнитосфера защищает Землю от большинства частиц, но некоторые из них просачиваются сквозь нее и попадают в ловушку. Когда частицы солнечного ветра сталкиваются с атомами газа в верхних слоях атмосферы вокруг геомагнитных полюсов, они создают световые эффекты, называемые полярными сияниями. Эти полярные сияния появляются над такими местами, как Аляска, Канада и Скандинавия, где их иногда называют «Северным сиянием».«Южное сияние» можно увидеть в Антарктиде и Новой Зеландии.
Факторы, определяющие магнитные свойства, Рон Куртус
SfC Home> Физика> Магнетизм>
Рона Куртуса (редакция 15 февраля 2016 г.)
Существует три основных фактора , которые определяют магнитные свойства материала.
Самым основным фактором является конфигурация электронов в атомах материала.На следующем уровне способность атомов или молекул в материале к магнитному выравниванию важна для определения того, реагирует ли материал на магнитное поле.
Последним фактором является выравнивание областей или секций в твердом объекте.
Вопросы, которые могут у вас возникнуть:
- Что такое факторы ориентации электронов?
- Что такое молекулярные факторы?
- Что такое факторы домена?
Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц
Электронная ориентация
Электроны могут вести себя как крошечные магниты, каждый с северным (северным) и южным (южным) полюсами. Когда электроны атома выстраиваются в одну и ту же ориентацию, причем у большинства из них их N-полюс обращен в одном направлении, атом становится подобен магниту с N- и S-полюсами. Также возможно, что электроны будут двигаться в разных направлениях, что делает атом немагнитным.
Движущиеся электроны создают магнитное поле
Причина, по которой электроны могут вести себя как крошечные магниты, заключается в том, что, когда электроны движутся, они создают магнитное поле.
Размещение компаса рядом с проводом, по которому проходит постоянный электрический ток, может показать, что магнитное поле создается из-за электронов, движущихся по проводу.
Магнитное поле также создается, когда электроны вращаются вокруг ядра и когда они вращаются на орбите.
( Примечание ), что современные теории атома больше не принимают модель Бора или солнечной системы. В новых теориях электроны рассматриваются как облака или струны. Вы должны знать, что есть новые объяснения, но ради Понимая, что мы по-прежнему будем следовать модели Бора вращающихся электронов, вращающихся вокруг ядра, подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца.)
Спиновые электроны
Электроны обладают свойством, называемым спином , . Это вращение создает магнитное поле с северным и южным полюсами, точно так же, как вращающаяся Земля имеет магнитные полюса. Обратите внимание, что полюс N у электрона на самом деле направлен на север, как и у магнита.
Если электроны в оболочках атома вращаются в одном направлении, атом будет проявлять магнитное поле и будет реагировать на силы магнита. Если половина электронов вращается в одну сторону, а остальные — в другую, они нейтрализуют друг друга, и на материал не действует магнитное поле
Этот атом едва ли магнитен, потому что все его электроны не выровнены
Сильное и слабое выравнивание электронов
У атомов, таких как железо, большая часть электронов ориентирована в одном направлении.Таким образом, железо или никель будут притягиваться к магниту. Алюминий имеет только несколько выровненных электронов, поэтому он слабо магнитен. Элемент, половина электронов которого ориентирована в одну сторону, не будет притягиваться к магниту.
Выравнивание атомов и молекул
Хотя некоторые атомы могут быть очень магнитными, их действительно нужно выровнять, чтобы сделать материал магнитным. Если магнитные атомы обращены в разные стороны, их поля нейтрализуют друг друга.
Твердые вещества и жидкости
Так как атомы или молекулы в твердом теле неподвижны, большинство магнитных материалов являются твердыми телами.Это потому, что как только атомы или молекулы выравниваются, они стремятся оставаться на месте. Пример можно увидеть, когда вы намагничиваете кусок железа.
Когда материал нагревается или когда он находится в жидком или газообразном состоянии, атомы или молекулы находятся в быстром движении и не выравниваются. Таким образом, жидкости редко бывают магнитными.
Исключение составляют случаи, когда магнитный материал, такой как железо, находится в жидком состоянии и постоянно вращается вокруг оси. В такой ситуации атомы могут быть выровнены в одном направлении, даже если они находятся в быстром движении.
Например, ядро Земли сделано из жидкого железа. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, жидкое железо вращается, создавая магнитное поле Земли. Кроме того, Солнце вращается вокруг своей оси, и материал в плазменном состоянии создает магнитное поле Солнца.
Молекулы
Если два или более элемента химически объединены, чтобы сформировать молекулу, вполне возможно, что соединение не очень магнитное, потому что ориентации атомов в молекуле работают друг против друга.
Хорошим примером этого является сравнение магнитных свойств железа по сравнению с его соединениями, если оксид железа (ржавчина) и сульфид железа. Кусок железа очень магнитен, а кусок ржавого железа — нет.
Сплавы
Металлы различных элементов могут смешиваться, когда они находятся в расплавленном или жидком состоянии, с образованием сплавов. Эти комбинации приводят к материалам с немного другими физическими и химическими свойствами, чем элементы сами по себе.
Если металлы, например, железо и никель, обычно хорошо реагируют на магнитное поле, то их сплав еще сильнее реагирует на магнетизм. С другой стороны, есть некоторые сплавы железа, такие как формы нержавеющей стали, которые вообще плохо реагируют на магнит.
Домены
Последний фактор в том, что материал является магнитным, касается ориентации его доменов в твердом теле. Группа атомов в металле может выровняться, но различные группы могут быть не выровнены.Эти группы называются доменами.
Необходимо выровнять многие домены в таком материале, как железо, чтобы он стал магнитом.
Магнитный материал с смещенными доменами
Выровненные домены делают материал очень магнитным
Сводка
Выравнивание электронов, атомов и доменов важно для определения магнитного отклика материала и того, является ли он магнитом. Поскольку атомы или молекулы необходимо выровнять, газы и жидкости обычно немагнитны, а большинство магнитов представляют собой твердые металлы.Исключение составляют вращающееся ядро Земли из жидкого железа и вращающаяся плазма Солнца.
Обладайте притягательной личностью, помогая другим
Ресурсы и ссылки
Полномочия Рона Куртуса
Сайты
Magnet Madness — Основы магнетизма
Типы магнетизма
Магнитные домены — Ресурсный центр по неразрушающему контролю (NDT)
Ресурсы магнетизма
Книги
Книги по магнетизму с самым высоким рейтингом
Книги по физике с самым высоким рейтингом
Вопросы и комментарии
Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если это так, отправьте свой отзыв по электронной почте. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.
Поделиться страницей
Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:
Студенты и исследователи
Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
Magnetic_factors.htm
Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.
Авторские права © Ограничения
Где ты сейчас?
Школа чемпионов
Магнетизм темы
Факторы, определяющие магнитные свойства
Сталь магнитная? Ответы на другие вопросы о металлических магнитах
Магниты существуют уже тысячи лет, помогая судам перемещаться по океанам. Сегодня магниты используются для самых разных целей, включая микроволновые печи, телевизоры, генераторы, двигатели, акустические системы и многое другое.
Существует некоторое непонимание того, какие типы материалов являются магнитными, особенно сталь. Сталь магнитная, может ли она намагничиваться или нет?
Почти вся сталь, которую вы видите или видите, не является магнитом. Однако из стали можно было сделать магнит. Сталь является магнитным материалом в том смысле, что ее можно притягивать магнитами, поскольку она в основном состоит из ферромагнитных материалов. Чтобы понять это важное различие между магнитом и ферромагнитным материалом, полезно понять разницу между различными типами магнитов.
Постоянные магниты
Когда большинство людей думают о магнитах, они думают о постоянных магнитах. Это те типы, которые могут прикрепляться к некоторым металлическим предметам, таким как холодильники и другие магниты, без необходимости использования электрического тока.
Для создания постоянных магнитов можно использовать самые разные материалы, но чаще всего используются железо, кобальт, никель и другие сплавы металлов.
Электромагниты
Электромагниты создаются путем создания электромагнитного поля вокруг материала.Катушка из медной проволоки наматывается на сердечник, обычно сделанный из железа, кобальта или никеля. Когда электричество течет по медному проводу, создается магнитное поле. Большим преимуществом электромагнитов является то, что магнитным полем можно легко управлять, включая или отключая электрический ток.
Майкл Фарадей, возможно, самый важный человек, о котором вы никогда не слышали, был пионером электрических экспериментов и магнетизма и первым понял, что это две стороны одной медали.Он обнаружил, что движущиеся электрические токи генерируют магнитные поля, а также магнитные поля генерируют электрические токи. Ему приписывают создание первого двигателя, который стал важным изобретением, положившим начало промышленной революции.
Сталь — ферромагнитный материал
Технически сталь состоит в основном из железа, которое является ферромагнитным материалом.
Например: сталь 1018, очень распространенная марка стали, на 98,81-99,26% состоит из железа. Другие ферромагнитные материалы включают никель-кобальт.
Почему одни материалы магнитные, а другие нет?
Все дело в элементах, содержащихся в материале. Возможно, вы узнали об орбитальных оболочках элементов на уроке химии и о том, как электроны собираются вокруг оболочек в ядре атома. Некоторые элементы, такие как гелий, радон и неон, заполнили электронные оболочки электронами, которые перемещаются одинаково во всех направлениях. Генерируемые ими токи нейтрализуются и не создают магнитного поля. Элементы с полной внешней электронной оболочкой или почти полной оболочкой не будут иметь притяжения к магнитному полю или очень слабое, которое может быть обнаружено только инструментами.
Другие элементы с наполовину заполненными оболочками будут иметь неспаренные электроны во внешней оболочке. В постоянном магните все эти электроны будут указывать в одном направлении, и их магнитные поля складываются, образуя магнитное поле.
Для элементов, которые не являются постоянными магнитами, но являются такими же магнитными, как железо, их электроны будут указывать во всех направлениях, но все будут указывать в одном направлении при попадании в магнитное поле.
Чтобы узнать больше о физике, лежащей в основе магнетизма, и почему посмотрите это замечательное видео, созданное Minute Physics:
Нержавеющая сталь магнитная?
Это зависит от обстоятельств.Некоторые виды нержавеющей стали обладают магнитными свойствами, а некоторые — нет. Существует много различных типов нержавеющей стали, так как легированная сталь с содержанием хрома не менее 10,5% считается нержавеющей сталью. Ферритная нержавеющая сталь будет магнитной в результате высокой концентрации железа и молекулярной структуры, обеспечивающей магнетизм. Молекулярная структура аустенитной нержавеющей стали отличается из-за более высокой концентрации добавленного хрома и никеля.
В результате аустенитная сталь не ведет себя ферромагнитно, несмотря на высокую концентрацию ферромагнитных материалов.
Оцинкованная сталь магнитная?
Обычно да, оцинкованная сталь будет магнитной. Оцинкованная сталь имеет защитное покрытие из цинка, которое не влияет на магнитные свойства стали, железа или другого типа металла, который она защищает. Цинковое покрытие не будет улучшать магнитные свойства стали, но пока основной металл является магнитным, оцинкованная сталь в целом будет иметь магнитные свойства.
Стальные банки магнитные?
Да, поскольку стальные банки состоят из ферромагнитных элементов, таких как железо, стальные банки притягиваются к магнитам, таким как постоянные магниты и электромагниты.Даже если материал не состоит полностью из ферромагнитных элементов, он все равно может иметь магнитные свойства и подвергаться влиянию магнитов.
Весь металл магнитный?
Нет. На самом деле большинство металлических элементов, таких как серебро, титан и медь, не являются магнитными.
