Магнитится ли чугун и почему?

Чугун – железный сплав с высоким содержанием углерода. Среди прочих характеристик обывателя интересуют его магнитные свойства. В статье мы рассмотрим, магнитится ли данный металл и почему.

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.

Компенсация магнитных полей обеспечивается их разнонаправленностью. Когда рядом кладут магнит, происходит ориентация движения в одном направлении. Ферромагнетики – отдельная группа, для которой свойственно притягивание к магниту и легкое намагничивание в слабом поле. У них особые свойства. Помимо железа, ферромагнитными качествами обладает никель. Для ферромагнетиков характерно появление спонтанной намагниченности, изменяемой в ходе воздействия внешних факторов. Они могут обладать остаточной намагниченностью. По характеру магнитного взаимодействия ферромагнетики бывают мягкими и жесткими. Варианты первого типа отличаются тем, что с прекращением влияния внешнего магнитного поля исчезает и их собственное. Их проницаемость непостоянна и зависит от напряжения магнитного поля.

Ферромагнитный тип сплава имеет в составе цементит. Карбид железа есть у белого и ковкого чугуна. Однако сильней других модификаций магнитится особо прочный металл. Усиление зависит от закалки. Мягкомагнитный применяют тогда, когда технология производства требует снижения магнитных свойств черного металла без его замены на цветной. Феррит и цементит – факторы, определяющие свойства магнитного взаимодействия. При этом с возрастанием процентного соотношения цементита увеличивается и свойство прилипания металла.

К белому чугуну магнит липнет достаточно хорошо. Цвет металла на изломе белесый. Он инертен к ржавчине, имеет разные модификации, применяется для ковких изделий (идет на переплавку методом литья). В составе серого есть аномальный диамагнетик, уменьшающий магнитные свойства металла. На его изломе виден серый оттенок. Несмотря на аналогичную структуру, металл считается парамагнитным. Проверить магнетизм можно обычным магнитом. Если поднести его к кухонной посуде из серого металла, то магнит не будет липнуть. Аналогичный результат можно получить при проверке радиаторов отопления. Чугунные батареи инертны к влиянию магнитных полей.

Однако у металла с большей концентрацией графита глобулярного вида, низким уровнем перлита и крупными ферритными зернами магнетизм заметно выше. Сильно магнитится и высокопрочный металл, визуально схожий со сталью. Чем крупнее графит пластинчатого либо шарообразного вида, тем меньше коэрцитивная сила и выше проницаемость. Графитизация – ключевой критерий магнетизма чугунных изделий.

На мягкость в магнитном отношении влияет и графитовая форма. Чем она крупней, тем жестче металл. При идентичной матрице ковкий и особо прочный металл выделяется большей индукцией и проницаемостью в сравнении с серым аналогом. Чугунная индукция становится выше с нарастанием процента магния. Входящий в состав фосфор практически не сказывается на свойстве магнетизма.

Данный металл применяется тогда, когда необходимо понизить магнитные характеристики, но невозможна его замена на другой сплав. Он востребован в промышленности, где нужны металлы с минимальными магнитными характеристиками. К примеру, из него получают сырье для производства элементов масляных выключателей, трансформаторных коробок. Кроме того, данный металл необходим как мера профилактики деформации магнитного поля (например, для изготовления магнитных стоек).

В составе аустенитного чугунного сплава может содержаться нирезист. Также в нем может присутствовать никелево-марганцевая группа с разной концентрацией алюминиевых и медных взвесей. Данный металл менее стоек к влиянию большой температуры и влажности.